Исследование низкопороговой полевой электронной эмиссии из графеноподобных структур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Закиров Ильдар Илюсович

• Закиров Ильдар Илюсович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Закиров Ильдар Илюсович

Введение

Глава 1. Современное состоянии исследований особенностей эмиссионных свойств углеродных нанокластеров (Обзор)

1.1. Российские исследования

1.2. Зарубежные исследования

Глава 2. Методика эксперимента

2.1. Выбор объекта исследования

2.2. Исследование вольтамперных зависимостей (ВАХ)

2.3. Полевая эмиссионная микроскопия

2.4. Электронная микроскопия

2.5. Рамановская спектроскопия

2.6. Рентгеновская дифракция

2.7. Исследование распределения эмитированных электронов по полным энергиям

2.7.1. Метод задерживающего потенциала

2.7.2. Дисперсионный анализ электронов по полным энергиям

2.8. Импульсные исследования

Глава 3. Экспериментальные результаты

3.1. Особенности вольтамперных зависимостей полевой электронной эмиссии из углеродных структур

3.2. Исследование эмиссионных изображений

3.3. Исследование локальных особенностей микрогеометрии поверхности с помощью растровой электронной микроскопией высокого разрешения

3.4. Исследование структуры образца с помощью рамановской спектроскопии и рентгеновской дифракции

3.5. Исследование особенностей энергетического спектра электронов, эмитированных из углеродных структур

3.6. Дополнительные исследования полевой электронной эмиссии из углеродных структур в условиях сильных полей и больших токов

3.7. Исследование состояния поверхности образца в сильном электрическом поле

3.7.1. Стационарные исследования

3.7.2. Импульсные исследования

Глава 4. Обсуждение результатов и их интерпретация

4.1. Усиление электрического поля на микронеровностях

4.2. Идеи размерного квантования и резонансного туннелирования

4.3. Роль зарядовых состояния и дипольных структур, формирующихся в приповерхностной области НКУ в электрическом поле

Глава 5. Использование катодов из углеродных нанокластеров в портативных

источниках рентгеновского излучения

Заключение

Список литературы

Список публикаций, в которых изложено основное содержание диссертации

Список сокращений

АЭ - автоэлектронная эмиссия

ВАХ - вольт-амперные характеристики

ВЭЭ - взрывная электронная эмиссия

ВОПГ - высокоориентированный пиролитический графит

ГПС - графеноподобные структуры

КРС - комбинационное рассеяние света

НКУ - нанокластеры углерода

НП эмиссия - низкопороговая эмиссия

ПРА - портативный рентгеновский аппарат

ПЭ - полевая электронная эмиссия

ПЭМ - полевая эмиссионная микроскопия

РЭМ - растровая электронная микроскопия

РЭП - распределение электронов по полным энергиям

СВЧ устройства - сверхвысокочастотные устройства

СТМ - сканирующий туннельный микроскоп

УНТ - углеродные нанотрубки

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование низкопороговой полевой электронной эмиссии из графеноподобных структур»

Актуальность

Настоящая работа посвящена экспериментальному изучению основных факторов ответственных за явление низкопороговой (НП) полевой электронной эмиссии из углеродных нанокластеров [1-3]. Это очень яркий, сущностный эффект. Поля, при которых возбуждается эмиссия из углеродных нанокластеров оказываются на два-три порядка более низкими, чем поля при которых происходит инициирование традиционной автоэлектронной эмиссии из металлов и полупроводников.

Этот эффект отмечается во многих работах, но до сих не имеет сколь-нибудь надежной интерпретации. Это связано с тем, что большинство исследований выполнены либо на очень малых зазорах, либо на классических традиционных автоэлектронных эмиттерах в виде тонких металлических острий, на которые нанесен слой углерода. Такая экспериментальная техника не позволяла детально исследовать структуру эмитирующей поверхности с применением методики автоэлектронной микроскопии, а также не позволяла в одном цикле экспериментов исследовать достаточный набор основных параметров, характеристик, в частности, таких как энергетический спектр, кинетические эффекты, корректное применение ^шйи) полевой эмиссионной микроскопии, изучение спектров комбинационного рассеяния света, рентгеновской дифракции, электронной микроскопии высокого разрешения и т.д.

Эффект низкопороговой эмиссии чрезвычайно привлекателен также для различных практических применений в наноэлектронике: в СВЧ устройствах, полевых дисплеях, квантовых транзисторах, электронной микроскопии, нанолитографии и т.д. Эти катоды перспективны для создания сильноточных электронных ускорителей и портативных импульсных рентгеновских аппаратов. Такие аппараты требуются для медицины, дефектоскопии, криминалистики, службы безопасности, систем таможенного досмотра, для фитотронных технологий в растениеводстве и во многих других областях.

Именно такие выдающиеся перспективы углеродных катодов вызвали чрезвычайно широкий интерес многих инженеров и технологов и привели к целой лавине публикаций на эту тему. Одно из направлений настоящего исследования посвящено созданию экспериментальных образцов высокоинтенсивных рентгеновских источников в основе которых лежат углеродные эмиттеры.

Цель настоящей работы состояла в комплексном исследовании основных характеристик широкого класса углеродных материалов (графеноподобных структур, высокоориентированного пиролитического графита и углеродных нанотрубок) с применением широкого круга экспериментальных методов, таких как исследование энергетического спектра эмитированных электронов, пороговых и предельных значений эмиссионного тока, растровой и полевой эмиссионной микроскопии, рамановской спектроскопии, рентгеновской дифракции. Кроме этого дополнительно была поставлена задача исследования низкопороговой полевой электронной эмиссии на однородной плоской макроскопической поверхности образца. Последнее давало возможность отделить локальные эффекты, связанные с усилением поля на микронеровностях поверхности от фундаментальных процессов, обусловленных особенностями углеродных наноструктур.

С этой целью проводились исследования:

1) вольт-амперных зависимостей;

2) распределения эмитированных электронов по полным энергиям;

3) полевой эмиссионной микроскопии эмитирующей поверхности;

4) электронно-микроскопические исследования с применением растровой электронной микроскопии высокого разрешения;

5) спектров комбинационного рассеяния света поверхности исследуемых образцов;

6) рентгеновской дифракции;

7) эмиссионных характеристик в импульсных электрических полях наносекундного диапазона;

8) образца рентгеновской трубки с многослойным графеноподобным катодом.

Научная новизна

1) Разработан новый комплексный подход к исследования эффекта низкопороговой полевой эмиссии.

2) Впервые на широком круге материалов установлено, что явление низкопороговой полевой эмиссии является не частным эффектом, присущим к отдельной углеродной структуре, а является общим для ряда углеродных материалов, таких как многослойные графеноподобные структуры, высокоориентированный пиролитический графит и углеродные нанотрубки. Все эти материалы относятся sp2 модификации углерода.

3) Впервые эффект низкопороговой полевой эмиссии установлен для образцов из высокоориентированного пиролитического графита.

4) Обнаружена зависимость эффекта низкопороговой эмиссии от деформации поверхности углеродного эмиттера в электрическом поле.

5) Обнаружено существование двух максимумов в энергетическом спектре электронов из многослойных графеноподобных структур.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Многослойные графеноподобные материалы демонстрируют устойчивый эффект низкопороговой полевой эмиссии.

2. Максимум функции распределения эмитированных электронов по энергиям находится ниже уровня Ферми. Обнаружено наличие двух максимумов в энергетическом спектре. С ростом напряженности электрического поля происходит увеличение ширины на полувысоте энергетического спектра, а также значительное смещение обоих максимумов в область более низких энергий. Установленные закономерности в энергетическом спектре эмитированных электронов свидетельствует о новом механизме эмиссии из исследованных многослойных графеноподобных структур.

3. Порог возбуждения и функционирования НП эмиссии обусловлен деформационными изменениями эмитирующей поверхности в электрическом поле.

4. Сильноточная электронная эмиссия из высокоориентированного пиролитического графита позволяет получать токи в сотни ампер, что дает возможность конструирования мощных источников электронов для портативных рентгеновских импульсных аппаратов. Показано, что эффект низкопороговой сильноточной эмиссии обеспечивает возможность создания рентгеновских источников, работающих в широкий диапазоне напряжений и соответственно длин волн.

Достоверность и научно-практическая значимость полученных результатов

Достоверность экспериментальных данных определяется применением современной техники и методик исследований, высокой воспроизводимостью и повторяемостью результатов измерений.

В работе использовались два независимых метода исследования энергетического спектра электронов, основанных на различных физических принципах (метод дисперсионного анализа и метод задерживающего потенциала). Корректность методов исследования энергетического спектра электронов проверялась на классических острийных вольфрамовых эмиттерах.

Исследования проведены на широком круге углеродных объектов. Общность установленных закономерностей подтверждает фундаментальный характер явления низкопороговой полевой электронной эмиссии.

Практическая значимость заключается в том, что явление низкопороговой полевой эмиссии открывает принципиально новые возможности создания эффективных источников электронов для вакуумной наноэлектроники, устройств электронной микроскопии (просвечивающий, растровой и туннельной), СВЧ техники и для создания нового класса мощных рентгеновских источников.

Теоретическая значимость диссертационной работы состоит в том, что на основе экспериментальных данных предложено теоретическое обоснование явления низкопороговой полевой эмиссии.

Апробация работы

Результаты работы представлялись на следующих конференциях:

1) 68-я региональная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Студенческая весна - 2014», Санкт-Петербург, Россия, 22-23 апреля 2014;

2) Vacuum Electron Sources Conference (IVESC), Saint-Petersburg, Russia, 30 June - 04 July 2014;

3) IV Международная научно-техническая и научно-методическая конференция "Актуальные проблемы инфокоммуникаций в науке и образовании", Санкт-Петербург, Россия, 3-4 марта 2015;

4) World Congress on Microscopy: Instrumentation, Techniques and Applications in Life Sciences and Materials Sciences, Kottayam, Kerala, India, 9 - 11 October 2015;

5) II Всероссийская научно-практическая конференция производителей рентгеновской техники, Санкт-Петербург, Россия, 27 ноября 2015;

6) 14th International Baltic Conference on Atomic Layer Deposition (BALD), Saint Petersburg, Russia, 2-4 October 2016;

7) 2017 Young Researchers in Vacuum Micro/Nano Electronics (VMNE-YR), Saint Petersburg, Russia, 5-6 October 2017;

8) The International workshop "Low-dimensional materials: theory, modeling, experiment" Dubna, Russia 9-12 July 2018.

9) Третья международная конференция со школой молодых ученых «Физика - наукам о жизни», Санкт-Петербург, Россия, 14-18 октября 2019.

Публикации

По материалам исследований, представленных в диссертации, опубликовано 9 работ [А1-А9], из которых 4 печатные работы рекомендованных ВАК [A5, А6, А8, А9] и 4 работы в изданиях, включенных в международные базы цитирования [A1, А3, А4, А7]. Список публикаций приводится в конце диссертации.

Личный вклад автора

Результаты, изложенные в диссертации, и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Экспериментальные исследования проводились автором лично, обсуждение

экспериментальных данных проводилось совместно с научным руководителем. Автор внес вклад в интерпретацию полученных результатов и в написание статей, раскрывающих содержание работы. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 122 страницах, содержит 77 рисунков и 1 таблицу. Список литературы включает в себя 98 наименований.

Глава 1. Современное состоянии исследований особенностей эмиссионных свойств углеродных нанокластеров (Обзор)

Данная глава посвящена обзору литературы в области полевой электронной эмиссии из различных модификаций нанокластеров углерода (НКУ). Рассмотрены общие закономерности, особенности и наиболее известные теоретические модели механизмов, представленные авторами для объяснения явления низкопороговой электронной эмиссии.

Основное внимание уделяется экспериментальным фактам, касающимся особенностей поведения эмиссионных свойств НКУ в электрическом поле и связи этих свойств со структурой и свойствами углеродных материалов.

За последние 25 лет наблюдается исключительно высокий интерес к исследованиям различных аллотропных модификаций углерода: алмаз, графит, фуллерены, нанотрубки, графен (Рисунок 1.1). Объясняется он тем, что эти материалы обладают выдающимися электронными и механическими свойствами [4-6]. За открытие фуллеренов (1996) и новаторские эксперименты с графеном

(2010) были присуждены Нобелевские премии.

>-

Publication year

ffi Fullffrtfne Л Carbon nanutubes И Aqueous graphtmtj = Graph«™ ■ To la I carbon publications

Рисунок 1.1. Количество работ по исследованию углеродных нанокластеров в год

(см. Гл. 17 в [7]).

Особый интерес представляет исследования углеродных наноструктур в связи с развитием вакуумной наноэлектроники в основе которой лежит полевая эмиссия. Этой теме посвящен целый ряд книг [8-11] и обзоров [12-15].

Этот повышенный интерес проявляется во все увеличивающемся росте числа работ по данной тематике (Рисунок 1.2). Общее количество работ по исследованию полевой эмиссии из углеродных материалов в базе данных Web of science превышает 14,5 тыс.

1200

1000-

н о ю

оЗ CP

о

CQ

Н О

<D

г

К 400

п

о

800-

600-

200-

0

1995

2000 2005

2010

2015

Год публикации

Рисунок 1.2. Количество работ по исследованию различных аллотропных форм углерода методами полевой эмиссии (1 - фуллерены, 2 - алмаз и алмазоподобные пленки, 3 - графит, 4 -графен, 5 - углеродные нанотрубки, 6 - общее количество работ). Данные взяты из базы Web of

science (Clarivate Analytics).

Одним из наиболее значимых эффектов, обнаруженных в последние годы, является низкопороговая полевая электронная эмиссия из различного рода углеродных структур.

Установлено, что полевая эмиссия из этих материалов наблюдается в полях, которые в тысячу раз более слабее, чем в случае металлов и полупроводников. При работе выхода из металлов и полупроводников, меняющейся в пределах от 2.5 до 5

эВ, напряженность электрического поля находится в интервале (1-3) х 103 В/мкм. В случае углеродных материалов [1, 3, 4] эти поля составляют всего 1-4 В/мкм. Поэтому можно утверждать, что эффект низкопороговой эмиссии очень сильный.

Уникальной особенностью катодов, изготовленных углеродных материалов, является низкий порог возбуждения полевой электронной эмиссии [1, 16-19]. Низкий порог наблюдается практически у всех углеродных эмиттеров и соответствует электрическим полям, на два-три порядка более низких, чем в случае металлов и полупроводников (см. [2, 3] Глава 8).

Это совершенно необычный эффект, поскольку работа выхода, измеренная различными способами для углеродных материалов довольно велика и, в частности, для графена лежит в диапазоне 4.3 - 5 эВ [20]. Обобщение известных экспериментальных данных дает основание назвать этот эффект низкопороговой полевой эмиссией из нанокластеров углерода [1-3, 15-19]. Следует особо отметить, что имеются веские основания считать низкопороговую электронную эмиссию более общим явлением, связанным со структурными особенностями нанометровых кластеров.

Можно констатировать, что природа исключительной эмиссионной способности углеродных структур до сих пор остается до конца не выясненной. Отсутствует единое представление о механизме низкопороговой электронной эмиссии из этих материалов, а имеющиеся данные об их эмиссионных характеристиках зачастую противоречивы. Разными исследователями предложено несколько качественных объяснений этого явления.

Существует целый цикл российских и зарубежных исследований. Мы останавливаемся на наиболее значимых и известных.

Мы сочли разумным рассмотреть эти механизмы в соответствии с порядком предложений и авторством выдвигаемых идей.

1.1. Российские исследования

Одними из первых работ по изучению полевой эмиссии из алмазных пленок были исследования, выполненные группой ученых под руководством проф.

Рахимова А.Т. Авторами разработан оригинальный метод измерения параметров эмиссии алмазоподобных материалов с использованием сканирующего туннельного микроскопа, модифицированного как для туннельного, так и для эмиссионного режимов [21, 22].

В работе [21] были использованы образцы алмазных пленок, осажденные на кремниевой подложке толщиной 2000 нм (пленки имели зерна с размерами 50 нм и расстоянием между ними 10-50 нм).

Вольтамперные характеристики измерялись из различных точек поверхности с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ).

Было замечено, что при положительном напряжении на образце ток имел на два-три порядка меньшую величину, чем при отрицательном напряжении.

Было установлено, что ток из области «зерен» (кристаллитов) оказывается на несколько порядков меньшим, чем из участков поверхности между ними (Рисунок

10000 о

<

Ос:

-юооо

■С О

-20000

-30000

Рисунок 1.3 (2) [21].

Voltage, mV

. Вольтамперные характеристики из области зерен (!) и участков между ними

В работе [22] с использованием растровой электронной микроскопии (РЭМ) и рентгеновской дифракции было показано, что в пленке имеются алмазные нанокристаллиты с размерами порядка 100 нм. Катод имел размеры 1х1 см2, зазор анод-катод составлял 100 мкм, плотность эмиссионных центров при этом оказывается более чем 106 см-2. Напряженность электрического поля в этих экспериментах составляла 20 В/мкм.

Для построения вольтамперных характеристик авторы выбрали наиболее плоские совершенные участки поверхности. Эти участки были предварительно проанализированы с помощью СТМ. При построении вольтамперных характеристик авторы использовали стандартную методику измерения эмиссионных токов в зависимости от расстояния между острием-зондом и поверхностью. Работа выхода для этих плоских участков определенная из наклона ВАХ составила всего 0.2-0.3 эВ. Как неоднократно будет отмечено ниже, это значение является слишком малым и трудно обосновывается с точки зрения физического смысла.

Авторами показано:

1) что на исследуемых поверхностях отсутствует корреляция между эмиссией и микроостриями;

2) пленки имеют положительное сродство к электрону с малым значением эффективной работы выхода;

3) эмиссионные области расположены на склонах зерен или в районах между зернами.

Авторы полагают, что эмиссия обусловлена усилением электрического поля на проводящих границах между зернами. Появление таких границ между двумя микрокристаллитами авторы объясняют кинетикой роста алмазных пленок, при котором происходит скопление дефектов в местах образования кристаллитов. В этих областях наблюдается более высокая концентрация графитовой фазы и, следовательно, более высокая проводимость. Таким образом, авторы делают вывод, что рассматриваемые пленки можно идентифицировать как проводящие

микроребра, расположенные между диэлектрическими и высокоустойчивыми алмазными нанокристаллитами.

В последующей работе [23] авторами было замечено, что полевая эмиссия на нанокристаллических углеродных и наноалмазных пленках, получены методом плазменного газофазного осаждения, возбуждается при малых электрических полях (порядка 10 В/мкм).

Важные для практического применения параметры получены Рахимовым А.Т. с соавторами в работе [23]. В работе отмечается что эмиссия из этих пленок обладает достаточно высокой однородностью. С площади 20х20 мм2, получены токи до 40 мА при средней напряжённости поля Е = 5.4 В/мкм. Предельные плотности токов составляли у = 2.5 А/см2. Авторы отмечают, что катоды, созданные на основе этих пленок, обладают хорошей стабильностью. При этом плотности тока достигали значений у = 1 А/см2 при вакууме 10-8 Торр, до 5000 ч.

Результаты, полученные в [21, 23] подтверждены в экспериментах на кремниевой подложке для углеродных наностенок [24]. Были достигнуты значения предельных плотностей токов до 6 А/см2 в полях с напряженностью 15 В/мкм. Предельные токи оценивались по максимальному значению тока до пробоя.

Близкие результаты в которых наблюдалась низковольтная полевая эмиссия приведены в работах группы ученых Фролова В.Д., Карабутова В.И., Конова В.И. и др. при изучении алмазных пленок [25-28] и углеродных нанотрубок [29, 30].

Используя модернизированный сканирующий туннельно-полевой эмиссионный микроскоп, авторы провели исследования эмиссионных характеристик для алмазных пленок. Эти пленки, толщиной 0,1 - 1 мкм, были созданы методом химического осаждения из газовой смеси метан-водород на подложке из кремния. Используя данную методику было обнаружено, что центры эмиссии расположены на поверхности у границ раздела проводящих (нанокристаллический графит) и диэлектрических (алмазных кристаллитов) включений. Было установлено, что поверхностный потенциал в этих областях понижен. Важным обстоятельством является то, что уменьшения содержание проводящей графитовой фазы приводит к ухудшению эмиссионных характеристик

[25, 26]. По существу, эти результаты подтверждают данные полученные в работе [21, 22].

Исследование энергических спектров, выполненных в работе [27] показало, что в процессе эмиссии основную роль играют электроны валентной зоны. Работа выхода, вычисленная из наклона ВАХ в координатах Фаулера-Нордгейма, дает значение порядка десятых долей электрон вольт. Из данных по микроскопии было показано что фактор усиления поля составляет менее 100.

Исходя из этих данных и теоретических расчетов был предложен комбинированный механизм низкополевой эмиссии - усиление поля на узких проводящих каналах на межфазовой границе, и дополнительная интенсификация эмиссии за счет квантово-размерных эффектов [27, 28].

В работе [30] авторами был представлен статистический метод для определения основных факторов низкопороговой полевой эмиссии, на основе сопоставления микроскопических измерений работы выхода электронов с помощью СТМ и макроскопических стандартных вольтамперных характеристик полевой эмиссии.

Исследования проводились на нанокристаллических пленках, осаждённых плазма-химическим методом на кремниевой подложке. Толщина пленок составляла 0.3-0.4 мкм.

С помощью СТМ была определена геометрия поверхности и контактная разность потенциалов. Из контактной разности потенциалов вычислена работа выхода ф для локальных участков поверхности (4.3-5.1 эВ, 0.5 эВ < ф < 1.7 эВ). Из полевых эмиссионных характеристик в координатах Фаулера-Нордгейма была определена работа выхода фгы (фгы = 0.2-0.4 эВ, = 0.09-0.015 эВ, и = 0.0650.095 эВ). Далее из выражения фры = ф3/2/р были проведены оценки доминирования факторов низкопороговой полевой эмиссии.

На основании полученных данных, авторами сделан вывод что:

1) Для полевой эмиссии из алмазоподобных пленок, содержащих аморфный sp2-связанный углерод, доминирующую роль играет коэффициент усиления поля р.

2) В ультратонкой нанокристаллической пленке, содержание проводящей нанофазы размеры которой составляет <5 нм, уменьшение порога ПЭ в основном происходит из-за уменьшения работы выхода электронов. Из этого авторы предполагают, что проводящий нанофазный размер ~ 5 нм является критическим для проявления размерного квантования в углеродных наноструктурах данного типа.

3) Авторы отмечают, что решающее усиление внутреннего поля, связанного с образованием отрицательного заряда в приповерхностном домене наноструктур следует из результатов расчета р. При «зарядовом механизме» Р-фактор не ограничивается геометрией структурных элементов и, в принципе, может быть сколь угодно большим.

Анализируя эмиссионные картины, авторы делают вывод, что образцы с графитовыми нанокристаллитами (размер нанокристаллитов 10-15 нм) имеют более высокую плотность эмиссионных центров, чем образец (размер нанокристаллитов 25-30 нм) с более развитой поверхностью. Опираясь на эти факты, авторы утверждают, что гипотеза о зарядовом механизме усиления поля выглядит наиболее убедительной [30].

Обстоятельные исследования полевой эмиссии из углеродных нанотрубок были осуществлены группой ученых из ИРЭ (Ю.В. Гуляев, Н.И. Синицын, Чернозатонский и др.) [31-34]. Основная идея этих исследований заключалась в том, чтобы создать эффективный многоострийный полевой эмиссионный катод на основе углеродных нанотрубок. Поверхность такого катода представляет собой плоскость, усеянную нанотрубками нанометрового диаметра, с плотностью упаковки до 1012-1014 шт. на 1 см2. При приложении электрического поля, как полагают авторы, эти перпендикулярно расположенные углеродные нанотрубки -острия, могут стать эмиссионными центрами [31].

В работе [31] из углеродных пленок, были получены плотности эмиссионного тока 0.1-1 мА/мм2. Электрическом поле при этом составляло 20-100 В/мкм. Предельные усредненные по поверхности катода значения плотности тока достигали 1-3 А/см2. Пленки из углеродных нанотрубок были получены методом

электронно-лучевого испарения графита в вакууме на различных подложках (81, кварц, стекло). Толщина пленок составляла 0.1-0.3 мкм. Принципиальная схема измерений представлена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4. Схема измерения полевой эмиссии электронов из углеродных нанотрубок

[31]

Вольтамперные характеристики, построенные в координатах Фаулера-Нордгейма, представлены на рисунке 1.5. Авторы показали, что вольтамперные характеристики для углеродных нанотрубок подобны характеристикам для алмазоподобных пленок (Рисунок 1.5). Из наклона характеристик был определен фактор ф3/2/р (0.02 эВ, 0.06 эВ). Отсюда, принимая работу выхода графита равной 4 эВ, было найдено, что коэффициент усиления поля в должен быть более 100. Это, как утверждают авторы, хорошо коррелирует с данными СТМ.

В последующей работе [33] авторами были проведены расчеты работы выхода из пленок углеродных нанотрубок. Показано, что эти структуры имеют работу выхода порядка 1.3 эВ при комнатной температуре (20 0С).

1 о I ] I I I 1 М I I I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I И I I I I I I

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0

1/E *10A6 (cm/volt)

Рисунок 1.5. ВАХ в координатах Фаулера-Нордгейма, где 1 - кремниевые микроострия, 2 - Б-тип пленок из углеродных нанотрубок, 3 - А-тип пленок из углеродных нанотрубок, 4

алмазоподобные пленки [32].

Эксперименты проводились на двух типах пленок из углеродных нанотрубок. Первый А-тип углеродных нанотрубок представлял собой однослойные трубки с диаметром 8-11 А, которые были скручены в «канаты» диаметром 100-300 А. Второй В-тип углеродных нанотрубок представлял собой многослойные трубки диаметром 100-300 А, с закрытыми концами. Средняя высота углеродных нанотрубок составляла порядка 100 А.

Из оценок геометрического усиления поля на вершине УНТ, следовало что Р~10. Авторы считают, что такое усиление недостаточно для объяснения экспериментальных данных. В связи с этим, авторы вводят дополнительное соображение, предполагая, что на полевую эмиссию из УНТ может влиять также «пониженная работа выхода».

Возможность понижения работы выхода авторы связывают с низкими работами выхода, полученных ранее для фуллеренов [33]. Однако оказывается, что,

если принять во внимание оба эти фактора, это не позволяет объяснить низкий порог полевой эмиссии из УНТ.

В более поздней работе [34] авторами исследованы специальные полевые катоды на основе углеродных нанотрубок, которые они назвали планарными.

В данной работе также отмечается низкий порог возбуждения полевой эмиссии при средней напряженности поля = 0.7 - 2.1 В/мкм (ток эмиссии 10-11 А). Вакуумный зазор составляет 200-500 мкм. УНТ были получены химическим осаждением из газовой фазы на никелевой подложке. Длина и толщина нанотрубок составляет 5 - 10 мкм и 10 - 50 нм, соответственно.

В данной работе коэффициент усиления поля был вычислен из наклона ВАХ построенных в координатах Фаулера-Нордгейма (Рисунок 1.6). Согласно этим измерениям в фактор составлял 1500-4000.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Закиров Ильдар Илюсович, 2019 год

Список литературы

1. Fursey, G.N. Field emission in vacuum micro-electronics [Text] / G.N. Fursey // Appl. Surf. Sci. - 2003. - V. 215. - № 1-3. - P. 113-134.

2. Fursey, G.N. Field emission in vacuum microelectronics [Text] / G.N. Fursey. -NY.: Kluwer Academic Publishers, 2005. - 205 p.

3. Фурсей, Г.Н. Автоэлектронная эмиссия [Текст] / Г.Н. Фурсей. - СПб.: Лань, 2012. - 320 с.

4. Geim, A. K. The rise of graphene [Text] / A.K. Geim, K.S. Novoselov // Nat. Mater.

- 2007. - V. 6. - P. 183-191.

5. Lee, С. Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene [Text] / C. Lee, X. Wei, J.W. Kysar, J. Hone // Science. - 2008. - V. 321.

- № 5887. - P. 385-388.

6. Balandin, A.A. Superior thermal conductivity of single-layer graphene [Text] / A.A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, [et al.] // Nano Lett. - 2008. - V. 8. - № 3. - P. 902907.

7. Huang, J. New Methods in Aqueous Graphene (Graphene Oxide) Synthesis for Biosensor Devices [Text] / J. Huang, M. Larisika, C. Nowak, I.Y.A. Tok // In: Graphene Science Handbook: Fabrication Methods, ed. by M. Aliofkhazraei, N. Ali, W. I. Milne [et al.]. - Boca Raton: CRC Press, 2016. - 576 p.

8. Егоров, Н.В. Автоэлектронная эмиссия. Принципы и приборы [Текст] / Н.В. Егоров, Н.В. Шешин. - Долгопрудный: Интеллект, 2011. - 704 с.

9. Шешин, Е.П. Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов [Текст] / Е.П. Шешин. - М.: МФТИ, 2001. - 288 с.

10. Carbon nanotube and related field Emitters: fundamentals and applications [Text] / ed. by Y. Saito. - Weinheim: Wiley-VCH, 2010. - 479 p.

11. Evtukh, A. Vacuum Nanoelectronic Devices: Novel Electron Sources and Applications [Text] / A. Evtukh, H. Hartnagel, O. Yilmazoglu [et al.]. - Chichester: Wiley, 2015. - 512 p.

12. Forbes, R.G. Low-macroscopic-field electron emission from carbon films and other electrically nanostructured heterogeneous materials: hypotheses about emission

mechanism [Text] / R.G. Forbes // Sol. St. Electron. - 2001. - V. 45 - № 6. - P. 779-808.

13. Елецкий, А.В. Холодные полевые эмиттеры на основе углеродных нанотрубок [Текст] / А.В. Елецкий // УФН. - 2010. - Т. 180. - № 9. - С. 897-930.

14. Bonard, J.-M. Field emission from carbon nanotubes: the first five years [Text] / J.-M. Bonard, H. Kind, T. Stockli, L.-O. Nilsson // Solid-State Electronics. - 2001. -V. 45. - P. 893-914.

15. Чернозатонский, Л.А. Новые наноструктуры на основе графена: физико-химические свойства и приложения [Текст] / Л.А. Чернозатонский, П.Б. Сорокин, А. А. Артюх // Успехи химии. - 2014. - Т. 83. - № 3. - С. 251-279.

16. Fursey, G.N. The field emission from carbon nanotubes [Text] / G.N. Fursey, D.V. Novikov, G.A. Dyuzhev, A.V. Kocheryzhenkov, P.O. Vassiliev // Appl. Surf. Sci. -2003. - V. 215. - № 1-4. - P. 135-140.

17. Yafyasov, A. Low-threshold field emission from carbon nano-clusters [Text] / A. Yafyasov, V. Bogevolnov, G. Fursey [et al.] // Ultramicroscopy. - 2011. - V. 111. - № 6. - P. 409-414.

18. Фурсей, Г.Н. Автоэлектронная и взрывная эмиссия из графеноподобных структур [Текст] / Г.Н. Фурсей, М.А. Поляков, А.А. Кантонистов [и др.] // ЖТФ. - 2013. - Т. 83. - № 6. - С. 71-77.

19. Фурсей, Г.Н. Низкопороговая автоэлектронная эмиссия из углеродных нанокластеров, полученных методом холодной деструкции графита [Текст] / Г.Н. Фурсей, В.И. Петрик, Д.В. Новиков // ЖТФ. - 2009. - Т. 79. - № 7. - С. 122-126.

20. Garg, R. Work Function Engineering of Graphene [Text] / R. Garg, N.K. Dutta, N. R. Choudhury // Nanomaterials. - 2014. - V. 4. - P. 267-300.

21. Rakhimov, A.T. STM study of diamond films electron field emission [Text] /A.T. Rakhimov, N.V. Suetin, E.S. Soldatov [et al.] // Eleventh International Vacuum Microelectronics Conference. IVMC'98, Asheville, NC, USA. - 1998. - P. 224-225.

22. Rakhimov, A.T. Scanning tunneling microscope study of diamond films for electron field emission [Text] / A.T. Rakhimov, N.V. Suetin, E.S. Soldatov [et al.] // Journal

of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures.

- 2000. - V. 18. - № 1. - P.76-81.

23. Рахимов, А.Т. Автоэмиссионные катоды (холодные эмиттеры) на нанокристаллических углеродных и наноалмазных пленках (физика, технология, применение) [Текст] / А.Т. Рахимов // УФН. - 2000. - Т. 170. - № 9. - C. 996-999.

24. Evlashin, S.A. Emission properties of carbon nanowalls on porous silicon [Text] / S.A. Evlashin, Y.A. Mankelevich, V.V. Borisov [et al.] // J. Vac. Sci. Technol. B. -2012. - V. 30. - № 2. - P. 021801 1-6.

25. Frolov, V.D. Application of scanning tunneling-field emission microscopy for investigations of field electron emission from nanoscale diamond films [Text] / V.D. Frolov, V.I. Karabutov. S.M. Pimenov [et al.] // Ultramicroscopy. - 1999. - V. 79.

- P. 209-215.

26. Karabutov, V.I. Grain boundary field electron emission from CVD diamond films [Text] / V.I. Karabutov, V.D. Frolov, S.M. Pimenov, V.I. Konov // Diamond and Related Materials. - 1999. - V. 8. - P. 763 - 767.

27. Frolov, V.D. Electronic properties of the emission sites of low-field emitting diamond films [Text] / V.D. Frolov, A.V. Karabutov, S.M. Pimenov, V.I. Konov // Diamond and Related Materials. - 2000. - V. 9. - P. 1196-1200.

28. Frolov, V.D. Dimensional Effect of Work Function of Electrons [Text] / V.D. Frolov, S.M. Pimenov, V.I. Konov , E.N. Lubnin // Nanotechnologies in Russia. -2008. - V. 3. - № 11-12. - P. 688-690.

29. Pimenov, S.M. Electron field emission properties of highly dense carbon nanotube arrays [Text] / S.M. Pimenov, V.D. Frolov, E.V. Zavedeev [et al.] // Appl. Phys. A.

- 2011. - V. 105. - P. 11-16.

30. Frolov, V.D. The determination of key factors for low-field electron emission from carbon nanostructures [Text] / V.D. Frolov, S.M. Pimenov, V.I. Konov // Nanotechnologies in Russia. - 2012. - V. 7. - № 1-2. - P. 36-40.

31. Гуляев, Ю.В. Углеродные нанотрубные структуры - новый материал для эмиссионной электроники [Текст] / Ю.В. Гуляев // Вестник российской академии наук. - 2003. - Т. 73. - № 5. - C. 389-391.

32. Gulyaev, Yu.V. Field emitter arrays on nanotube carbon structure films [Text] / Yu.V. Gulyaev, L.A. Chernozatonskii, Z.Ja. Kosakovskaja [et al.] // Journal of Vacuum Science & Technology B. - 1995. - V. 13. - P. 435-436.

33. Gulyaev, Yu.V. Work function estimate for electrons emitted from nanotube carbon cluster films [Text] / Yu.V. Gulyaev, N.I. Sinitsyn, G.V. Torgashov [et al.] // Journal of Vacuum Science & Technology B. - 1997. - V. 15. - P. 422-424.

34. Musatov, A.L. Low-Voltage Planar Field Emitters Based on Carbon Nanotubes [Text] / A.L. Musatov, Yu.V. Gulyaev, K.R. Izrael'yants [et al.] // Journal of Communications Technology and Electronics. - 2006. - V. 51. - № 8. - P. 960964.

35. Соминский, Г.Г. Влияние полей пятен на полевую эмиссию композитов [Текст] / Г.Г. Соминский, В.Е. Сезонов, Д.А. Саксеев, Т.А. Тумарева // ЖТФ. - 2011. - Т. 21. - № 6. - С. 104-108.

36. Sominski, G.G. Cold field emitters for electron devices operating in technical vacuum [Text] / G.G. Sominski, V.E. Sezonov, E.P. Taradaev [et al.] // St. Petersburg State Polytechnical University Journal. Physics and Mathematics. -2013. - № 4-2 (182). - P. 136-141.

37. Sominski, G.G. Innovative field emitters for high-voltage electronic devices [Text] / G.G. Sominski, V.E. Sezonov, E.P. Taradaev, [et. al.] // Radiophysics and Quantum Electronics. - 2015. - V. 58. - № 7. - P. 511-519.

38. Добрецов, Л.Н. Эмиссионная электроника [Текст] / Л.Н. Добрецов, М.В. Гомоюнова. - М.: Наука, 1966. - 564 c.

39. Образцов, А.Н. Механизм холодной эмиссии электронов из углеродных материалов [Текст] / А.Н. Образцов, А.П. Волков, И.Ю. Павловский // Письма в ЖЭТФ. - 1998. - Т. 68. - № 1. - С. 56-60.

40. Obraztsov, A.N. Electron field emission and structural properties of carbon chemically vapor-deposited films [Text] / A.N. Obraztsov, I.Yu. Pavlovsky, A.P. Volkov [et al.] // Diamond and Related Materials. - 1999. - V. 8. - P. 814-819.

41. Obraztsov, A.N. Low-voltage electron emission from chemical vapor deposition graphite films [Text] / A.N. Obraztsov, I.Yu. Pavlovsky, A.P. Volkov // J. Vac. Sci. Technol. B. - 1999. - V. 17. - № 2. - P. 674-678.

42. Образцов, А.Н. Роль кривизны атомных слоев в полевой эмиссии электронов из графитоподобного наноструктурированного углерода [Текст] / А.Н. Образцов, А.П. Волков, И.Ю. Павловский [и др.] // Письма в ЖЭТФ. - 1999. -Т. 69. - N 5. - С. 381-386.

43. Obraztsov, A.N. Field emission from nanostructured carbon materials [Text] / A.N. Obraztsov, A.P. Volkov, I. Pavlovsky // Diamond and Related Materials. - 2000. -V. 9. - P. 1190-1195.

44. Образцов, А.Н. Автоэлектронная эмиссия в графитоподобных пленках [Текст] / А.Н. Образцов, И.Ю. Павловский, А.П. Волков // ЖТФ. - 2001. - Т. 71. - № 11. - С. 89-95.

45. Захидов, Ал.А. Механизм низковольтной эмиссии электронов [Текст] / Ал.А. Захидов, А.Н. Образцов, А.П. Волков, Д.А. Ляшенко // ЖЭТФ. - 2005. - Т. 127. - № 1. - С. 100-106.

46. Obraztsov, A.N. Vacuum electronic applications of nano-carbon materials [Text] / A.N. Obraztsov // In: Nanoengineered Nanofibrous Materialas, ed. By S. Guceri [et al.] - 2004, Kluwer Acad. Publ., the Netherlands. - P. 327-338.

47. Bandurin, D.A. Field emission spectroscopy evidence for dual-barrier electron tunneling in nanographite [Text] / D.A. Bandurin, S. Mingels, V.I. Kleshch [et al.] // Applied physics letters. - 2015. - V. 106. - № 23. - P. 1233112 1-5.

48. Бондаренко, В.Б. Эмиссионные характеристики порошков из нанопористого углерода [Текст] / В.Б. Бондаренко, П.Г. Габдуллин, Н.М. Гнучев [и др.] // ЖТФ - 2004. - Т. 74. - № 10. - С. 113-116.

49. Arkhipov, A. Field-induced electron emission from nanoporous carbons [Text] / A. Arkhipov, S. Davydov, P. Gabdullin [et al.] // J. Nanomater. - 2014. - V. 2014. -P. 190232 1-9.

50. Архипов, А.В. Полевая эмиссия различных видов нанопористого углерода [Текст] / А.В. Архипов, П.Г. Габдуллин, Н.М. Гнучев [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. - 2015. - № 1(213). - C. 77-92.

51. Пшеничнюк, С.А. Энергетические распределения электронов, эмитированных с поверхности вольфрамовых острий, покрытых алмазоподобными пленками, [Текст] / С.А. Пшеничнюк, Ю.М. Юмагузин // Журнал технической физики. -2004 - Т. 74. - № 5. - С. 105-112.

52. Yumaguzin, Yu.M. Electron Energy Distributions in a Metal-Polymer-Vacuum System [Text] / Yu.M. Yumaguzin, V.M. Korniloinov, A.N. Lachinov // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 2006. - V. 103. - № 2. - P. 264-268.

53. Юмагузин, Ю.М. Транспорт заряда через границу металл-полимерная пленка [Текст] / Ю.М. Юмагузин, Т.Р. Салихов, Р.У. Шаяхметов, Р.Б. Салихов // Физика твердого тела. - 2016. - Т. 58. - № 8. - С. 1635-1638.

54. Bayliss, K.H. An analysis of field-induced hot-electron emission from metal-insulator microstructures on broad-area high-voltage electrodes [Text] / K.H. Bayliss, R.V. Latham // Proc. R. Soc. Lond. A. - 1986. - V. 403 - P. 285-311.

55. Xu, N.S. Field-induced hot-electron emission (fihee) from mim microstructures [Text] / N.S. Xu and R.V. Latham // Journal de physique. - 1986. - T. 47. - P. C2 67-72.

56. Bonard, J.-M. Field emission from carbon nanotubes: perspectives for applications and clues to the emission mechanism [Text] / J.-M. Bonard, J.-P. Salvetat, T. Stockli [et al.] // Appl. Phys. A. - 1999. - V. 69. - P. 245-254.

57. Zheng, X. Quantum-Mechanical Investigation of Field-Emission Mechanism of a Micrometer-Long Single-Walled Carbon Nanotube [Text] / X. Zheng, G.-H. Chen, Z. Li [et al.] // Phys. Rev. Let. - 2004. - V. 92. - № 10. - P. 106803 1-4.

58. Satyanarayana, B.S. Field emission from tetrahedral amorphous carbon [Text] / B.S. Satyanarayana, A. Hart, W.I. Milne, J. Robertson // Applied Physics Letters. - 1997.

- V. 71. - № 10. - P. 1430-1432.

59. Satyanarayana, B.S. Low threshold field emission from nanoclustered carbon grown by cathodic arc [Text] / B.S. Satyanarayana, J. Robertson, W.I. Milne // Journal of Applied Physics. - 2000. - V. 87. - № 7. - P. 3126-3131.

60. Milne, W.I. Field emission from nano-cluster carbon films [Text] / W.I. Milne, A. Ilie, J.B. Cui [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2001. - V. 10. - № 2. - P. 260-264.

61. Takakura, A. Energy distributions of field emitted electrons from a multi-wall carbon nanotube [Text] / A. Takakura, K. Hata, Y. Saito [et al.] // Ultramicroscopy.

- 2003. - V. 95. - P. 139-143.

62. Yokoyama, N. Field emission patterns showing symmetry of electronic states in graphene edges [Text] / N. Yokoyama, K. Nakakubo, K. Iwata // Surf. Interface Anal. - 2016. - V. 48. - P. 1217-1220.

63. Liu H. Influence of Surface Roughness on Field Emission of Electrons from Carbon Nanotube Films [Text] / H. Liu, Y. Saito // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2010. - V. 10. - P. 3983-3987.

64. Shin, D.H. High performance field emission of carbon nanotube film emitters with a triangular shape [Text] / D.H. Shin, K.N. Yun, S.-G. Jeon [et al.] // Carbon. - 2015

- V. 89. - P. 404-410.

65. Божевольнов, В.Б. Нелинейная динамика в процессах детонационного синтеза наноуглерода [Текст] / В.Б. Божевольнов, Ю.В. Божевольнов, А.М. Яфясов, М.С. Архипов // Вестник СПбГУ. Физика и химия. - 2016. - Т. 3. - № 1. - С. 53-58.

66. Müller, E.W. Elektronenmikroskopische Beobachtungen von Feldkathoden [Text] / E.W Müller // Z. Physik. - 1937. - V. 106. - № 9-10. - P. 541-550.

67. Фурсей, Г.Н. Автоэлектронная эмиссия [Текст] / Г.Н. Фурсей // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 6. - № 11. - С. 96 -103.

68. Young, R.D. Experimental Measurement of the Total-Energy Distribution of Field-Emitted Electrons [Text] / R.D. Young, E.W. Müller // Phys. Rev. - 1959. - V. 133.

- № 1. - P. 115-120.

69. Plummer, E.W. Field-emission studies of electronic energy levels of adsorbed atoms [Text] / E.W. Plummer, R.D. Young // Phys. Rev. B. - 1970. - V. 1. - № 5. - P. 2088-2109.

70. Kuyatt, C.E. Field emission deflection energy analyzer [Text] / C.E. Kuyatt, E.W. Plummer // Rev. Sci. Instrum. - 1972. - V. 43 - P. 108-111.

71. Юмагузин, Ю.М. Электронная спектроскопия микро- и наноструктур в сильном электрическом поле [Текст]: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.13 / Юмагузин Юлай Мухаметович. - Екатеринбург, 2007. - 340 с.

72. Fursey, G.N. Field emission microscopy, spectroscopy, scanning electron microscopy and field emission phenomena from graphene-like structures [Text] / G.N. Fursey, M.A. Polyakov // International Journal of Scientific & Engineering Research. - 2015. - V. 6. - № 10. - P. 9-17.

73. Поляков, М.А. Новый вид электронной эмиссии, стимулированной электрическим полем [Текст] / М.А. Поляков, Г.Н. Фурсей // Радиотехника и электроника. - 2018. - Т. 63. - № 3. - C. 262-267.

74. Voznyakovskii, A.P. Facile synthesis of 2D carbon structures as a filler for polymer composites [Text] / A.P. Voznyakovskii, A.Yu. Neverovskaya, Ja.A. Otvalko [et al.] // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. - 2018. - V. 9. - № 1. - P. 125128.

75. Ferrari, A.C. Raman Spectrum of Graphene and Graphene Layers [Text] / A.C. Ferrari, J.C. Meyer, V. Scardaci [et al.] // Phys. Rev. Lett. - 2006. - V.97. - № 18.

- P. 187401 1-4.

76. Willemse, C.M. Metallo-graphene nanocomposite electrocatalytic platform for the determination of toxic metal ions [Text] / C.M. Willemse, K. Tlhomelang, N. Jahed [et al.] // Sensors (Basely - 2011. - V. 11. - № 4. - P. 3970-3987.

77. Liang, X. Electrostatic Force Assisted Exfoliation of Prepatterned Few-Layer Graphenes into Device Sites [Text] / X. Liang, A.S.P. Chang, Y. Zhang [et al.] // Nano Lett. - 2009. - V. 9. - № 1. - P. 467-472.

78. Sidorov, A.N. Electrostatic deposition of graphene [Text] / A.N. Sidorov, M.M. Yazdanpanah, R. Jalilian R. [et al.] // Nanotechnology. - 2007. - V. 18. - № 13. -P. 135301 1-2.

79. Fowler, R.H. Electron emission in intense electric fields [Text] / R.H. Fowler, L. Nordheim // Proc. R. Soc. London A. - 1928. - V. 119. - P. 173-181.

80. Burgess, R.E. Corrected Values of Fowler-Nordheim Field Emission Functions v(y) and s(y) [Text] / R.E. Burgess, H. Kroemer, J. M. Houston // Phys. Rev. - 1953. -V. 90. - № 4. - P. 515.

81. Fursey, G. Dimensional Quantization and the Resonance Concept of the Low-Threshold Field Emission [Text] / G. Fursey, P. Konorov, B. Pavlov, A. Yafyasov // Electronics. - 2015. - V. 4. - P. 1101-1108.

82. Афанасьев, А.В. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы [Текст]: Монография / А.В. Афанасьев, В.П. Афанасьев, Глинских Г.Ф. [и др.]; под ред. В.В. Лучинина, Ю.М. Таирова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 552 с.

83. Яфясов, А.М. Дифференциальная емкость межфазовой границы углерод-электролит [Текст] / A.M. Яфясов, В.Б. Божевольнов, С.П. Зеленин // Вестник ЛГУ. Серия Физика, Химия. - 1988. - V. 3. - № 18. - С. 91-93.

84. Flugge, S. Practical Quantum Mechanics [Text] / S. Flugge. - Berlin: SpringerVerlag Berlin Heidelberg, 1999. - 620 p.

85. Baskin, L.M. Decisive role of deep trap states in initiating vacuum breakdown in presence of dielectric insertions [Text] / L.M. Baskin, G.N. Fursey // Proc. XIII th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum. PARIS. - 1988. - P. 31-33.

86. Фурсей, Г.Н. Особенности полевой эмиссии полупроводников [Текст] / Г.Н. Фурсей, Л.М. Баскин // Микроэлектроника 1997. - Т. 26 - № 2. - C. 112-116.

87. Баскин, Л.М. Влияние дипольных структур на полевую эмиссию широкозонных полупроводниковых катодов [Текст] / Л.М. Баскин, П. Нейттаанмяки, Б.А. Пламеневский // ЖТФ. - 2010. - Т. 80. - № 12. - C. 86-89.

88. Баскин, Л.М. Природа низких пороговых полей при автоэмиссии широкозонных полупроводниковых катодов [Текст] / Л.М. Баскин, П.З. Мкртычян, Н.М. Шаркова // Информационные технологии и телекоммуникации. - 2014. - № 2. - С. 4-11.

89. Anderson, P.W. Model for the Electronic Structure of Amorphous Semiconductors [Text] / P.W. Anderson // Phys. Rev. Lett. - 1975. - V. 34. - № 15. - P. 953-955.

90. Bagraev, N.T. Tunneling negative-U centers and photo-induced reactions in solids [Text] / N.T.Bagraev, V.A.Mashkov // Solid State Communications. - 1984. - V. 51. - № 7. - P. 515-520.

91. Александрова, О.А. Наночастицы, наносистемы и их применение. Часть II. Углеродные и родственные слоистые материалы для современной наноэлектроники [Текст]: Учебное пособие / О.А. Александрова, Н.И. Алексеев, А.Н. Алешин [и др.]; под ред. В.А. Мошникова, О.А. Александровой. - Уфа: Аэтерна, 2016. - 330 с.

92. Фейнман, Р. Фейнмановские лекции по физике 5. Электричество и магнетизм [Текст] / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс; пер. с анг. Г.И. Копылова, Ю.А. Симоннова, ред. Я.А. Смородинский. - 2-е изд. - М.: Мир, 1977. - 300 с.

93. Фурсей, Г.Н. Импульсная медицинская рентгеновская техника нового поколения [Текст] / Г.Н. Фурсей, Е.А. Пеликс // Практическая силовая электроника. - 2011. - Т. 44. - № 4. - С. 47-51.

94. Фурсей, Г.Н. Качественная модель инициирования вакуумной дуги II [Текст] / Г.Н. Фурсей, П.Н. Воронцов-Вельяминов // ЖТФ. - 1967. - Т. 37. - № 10. -С. 1880-1888.

95. Бугаев С.П. Электронно-оптическое наблюдение инициирования и развития импульсного пробоя короткого вакуумного промежутка [Текст] / Бугаев С.П., Искольский А.М., Месяц Г.А. [и др.] // ЖТФ. - 1967. - Т. 37. - № 12. - С. 22062208.

96. Фурсей, Г.Н. Автоэлектронная эмиссия в вакуумной микроэлектронике [Текст] / под ред. А.Л. Суворова. - М.: Академ Пресс, 2003. - С. 175-176.

97. Fursey, G. Intensive emission processes in the high and ultrahigh electric fields [Text] / G. Fursey // 2016 Young Researchers in Vacuum Micro/Nano Electronics (VMNE-YR), St. Petersburg. - 2016. - P. 1-8.

98. Гришанов, Б.И. Высоковольтный генератор управляемых наносекундных импульсов для исследований взрывной электронной эмиссии [Текст] / Б.И. Гришанов, Л.А. Широчин, Г.Н. Фурсей [и др.] // ПТЭ. - 1986. - Т. 4. - С. 9193.

Список публикаций, в которых изложено основное содержание диссертации

А1. Fursey, G. N. Features of full energy distribution from graphene like structures by the retarding potential method [Text] / G.N. Fursey, M.A. Polyakov, I.I. Zakirov [et al.] // 2014 Tenth International Vacuum Electron Sources Conference (IVESC), St. Petersburg. - 2014. - P. 1-2.

А2. Fursey, G. The total energy distribution of field emission electrons from graphene -like structures [Text] / G. Fursey, N. Egorov, I. Zakirov, Y. Yumaguzin // International Journal of Scientific & Engineering Research. WCM 2015 - World Congress on Microscopy: Instrumentation Techniques and Applications in Life Sciences and Material Sciences. Conference Papers. - 2015. - V. 6. - N 12. - P. 2528.

А3. Fursey, G. Experimental Study of the Low Threshold Electron Emission Behavior from Multi-layered Graphene-like Structures [Text] / G. Fursey, I. Zakirov, N. Egorov, V. Trofimov // 2016 14th International Baltic Conference on Atomic Layer Deposition (BALD), St. Petersburg. - 2016. - P. 53-56.

А4. Fursey, G. Phenomenon of pulsed high-power electron emission from graphene-like structures and carbon nanotubes stimulated by electric field [Text] / G. Fursey, M. Polyakov, I. Zakirov // 2016 14th International Baltic Conference on Atomic Layer Deposition (BALD), St. Petersburg. - 2016. - P. 47-52.

А5. Фурсей, Г.Н. Особенности распределения автоэлектронов из графеноподобных структур по полным энергиям [Текст] / Г.Н. Фурсей, Н.В. Егоров, И.И. Закиров [и др.] // Радиотехника и электроника. - 2016. - Т. 61. -N 1. - С. 79-82.

А6. Фурсей, Г.Н. Новый класс портативных рентгеновских аппаратов на основе катодов из нанокластеров углерода [Текст] / Г.Н. Фурсей, М.А. Поляков, А.А. Бегидов, И.И. Закиров, А.А. Подымский, А.А. Якуб // Радиотехника и электроника. - 2017. - Т. 62. - N 8. - С. 782-786.

А7. Fursey, G. The energy spectrum of field emission electrons from HOPG, mwCNT and graphene-like structures [Text] / G. Fursey, I. Zakirov, N. Bagraev [et al.] // 2018 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), Kyoto. -2018. - P. 1-2.

А8. Возняковский, А.П. Низкопороговая полевая электронная эмиссия из двумерных углеродных структур [Текст] / А.П. Возняковский, Г.Н. Фурсей, А.А. Возняковский, М.А. Поляков, А.Ю. Неверовская, И.И. Закиров // Письма в ЖТФ. - 2019. - Т. 45. - N 9. - C. 46-49.

А9. Фурсей, Г.Н. Низкопороговая полевая эмиссия из углеродных структур [Текст] / Г.Н. Фурсей, М.А. Поляков, Н.Т. Баграев, И.И. Закиров, А.В. Нащекин, В.Н. Бочаров // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2019. - N 9. - С. 28-39.