Низковольтная автоэлектронная эмиссия из тонких пленок металлов на кремниевых подложках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Бизяев Иван Сергеевич

• Бизяев Иван Сергеевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Бизяев Иван Сергеевич

Введение

Глава 1. Холодная эмиссия электронов тонкими пленками: литературные данные

1.1.Холодные эмиттеры электронов

1.2. Катоды на основе пленочных МДП-структур и их аналогов

1.3. Пленочные эмиттеры электронов, управляемые латеральным током

1.4. Эмиссия электронов из углеродных пленок «в диодном включении»

1.5. Промежуточный вывод по итогам главы

Глава 2. Методика эксперимента

2.1. Изготовление образцов металлических пленок

2.2. Исследование автоэмиссионных свойств образцов

2.3. Сканирующая электронная микроскопия и микроанализ

2.4. Сканирующая туннельная микроскопия

2.5. Атомно-силовая микроскопия

2.6. Оптические измерения

Глава 3. Изучение эмиссионной способности тонких металлических пленок и ее корреляции с составом и структурой

3.1. Эмиссионные характеристики образцов

3.2. Термополевое активирование эмиссионной способности покрытий

3.3. Сравнение эмиссионных свойств тонких пленок разных металлов

3.4. Зависимость эмиссионных свойств образцов от типа проводимости подложек

3.5. Зависимость эмиссионных свойств от толщины покрытий

3.6. Зависимость эмиссионных свойств от параметров процесса нанесения пленок

3.7. Испытания пленочных эмиттеров на стабильность и долговечность

3.8. Промежуточные выводы по итогам главы

Глава 4. Эксперименты по изучению морфологии эмиссионных центров металлических покрытий

4.1. Покрытия в исходном состоянии

4.2. Спектры комбинационного рассеяния света

4.3. Крупные топографические особенности, появляющиеся в результате термополевого активирования и эмиссионных испытаний

4.4. Субмикронные дефекты поверхности эмитировавших пленок

4.5. Промежуточные выводы по итогам главы

Глава 5. Деветтинг как возможный механизм трансформации морфологии эмитирующих участков металлических покрытий

5.1. Сопоставление морфологии эмитировавших участков покрытий с литературными данными по деветтингу тонких пленок металлов

5.2. Оценки условий деветтинга в проведенных экспериментах

5.3. Эксперимент по воздействию ионов на образец молибденового покрытия и его обсуждение

5.4. Промежуточные выводы по итогам главы

Глава 6. О возможном механизме низкопороговой эмиссии электронов

6.1. Общий анализ соответствия полученных данных известным эмиссионным моделям

6.2. Условия реализации размерных эффектов для металлических островков

6.3. О горячеэлектронном термоэлектрическом эмиссионном механизме

6.4. Адаптированный вариант термоэлектрического механизма низкопороговой эмиссии электронов металлическими пленками

6.5. О перспективах практического использования холодных эмиттеров изучаемого типа

6.6. Промежуточные выводы по итогам главы

Публикации автора по теме диссертации

Список литературы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Низковольтная автоэлектронная эмиссия из тонких пленок металлов на кремниевых подложках»

Актуальность темы диссертации

В вакуумной электронике холодные (ненакаливаемые) эмиттеры электронов постепенно выигрывают конкуренцию у традиционно доминировавших термоэмиттеров благодаря наличию ряда преимуществ: более высокой энергоэффективности, малому времени включения, отсутствию необходимости в дополнительных цепях питания накала. Эти преимущества становятся все более значимыми по мере развития процесса миниатюризации устройств вакуумной электроники. Одним из главных недостатков холодных эмиттеров, препятствующих более широкому практическому их использованию, является относительно низкая долговечность в условиях технического вакуума. Ее фундаментальной причиной считают малую подвижность атомов при комнатной температуре, недостаточную для саморепарации повреждений эмитирующей поверхности, создаваемых ионной бомбардировкой и другими деструктивными факторами. Действие этих факторов усиливается, если принцип действия холодного катода предусматривает использование эффекта геометрического усиления внешнего электрического поля высокоаспектными морфологическими элементами, такими, как металлические острия или углеродные волокна. Недостаточная долговечность присуща, в том числе, и холодным полевым катодам на основе углеродных нанотрубок - виду автоэмиссионных катодов, находящему ныне наиболее широкое применение. Вследствие этого, являются актуальными исследования альтернативных видов холодных катодов, не использующих явления геометрического усиления электрического поля остриями. Объектом данного диссертационного исследования стала одна из разновидностей таких безострийных структур, способных к холодной электронной эмиссии.

Цель и задачи диссертационного исследования

Цель диссертационной работы состояла в установлении закономерностей явления низковольтной автоэмиссии электронов тонкими пленками, в достижении лучшего понимания физического механизма этого явления, а также в определении возможностей его практического использования.

Для ее достижения решались следующие задачи:

1. изготовление образцов пленок нескольких металлов (Мо, W, №, Т^ с варьируемой толщиной и морфологией;

2. определение эмиссионных параметров изготовленных образцов пленок, отработка

технологии активирования эмиссионных свойств пленок посредством термополевой обработки (формовки);

3. определение морфологии эмиссионно активных покрытий до и после эмиссионных испытаний, установление корреляции между морфологией покрытий и их эмиссионной способностью;

4. проведение анализа полученных экспериментальных данных с точки зрения их соответствия имеющимся в литературе эмиссионным моделям, выбор или разработка модели эмиссионного механизма, согласующейся с полученными экспериментальными результатами.

Научная новизна диссертационной работы определятся тем, что в ней впервые были получены следующие результаты:

- экспериментально показано, что тонкие (4-10 нм) металлические пленки, нанесенные на планарные естественно окисленные кремниевые подложки, могут обладать способностью к низкопороговой полевой эмиссии электронов (в полях макроскопической напряженности порядка единиц В/мкм) «в диодном включении», то есть эмитировать электроны в результате приложения напряжения между образцом пленки и металлическим анодом без дополнительных воздействий;

- установлена зависимость эмиссионной способности таких покрытий от их материала, толщины, параметров процесса нанесения и типа проводимости подложек;

- показано, что процедура термополевого активирования эмиссионной способности пленок, предложенная ранее для углеродных покрытий, может быть эффективной

и для пленок молибдена и циркония;

- экспериментально установлено, что способность покрытия к низковольтной холодной эмиссии электронов коррелирует с наличием участков, где покрытие имеет наноостровковую структуру;

- определено, что процесс появления таких участков на изначально сплошном покрытии имеет характер деветтинга (агломерации) тонких пленок под действием факторов, связанных с отбором эмиссионного тока.

Теоретическая значимость диссертационной работы состоит в том, что в ней получен ряд результатов, способствующих углублению понимания фундаментальных процессов эмиссии из тонких пленок:

- показано, что эмиссионная способность тонких металлических покрытий на планарных кремниевых подложках, проявлявшаяся при тестировании эмиссионных свойств «в диодном включении» при макроскопической напряженности электрического поля порядка единиц В/мкм, не находит объяснения в рамках известных из литературы эмиссионных моделей;

- предложена модифицированная модель эмиссионного механизма, основанная на представлении о формировании на эмитирующих участках покрытий латеральных электрических полей высокой напряженности (вплоть до единиц В/нм), создаваемых в результате термоэлектрического эффекта.

Практическая значимость работы определяется возможностью использования полученных результатов при создании ненакаливаемых катодов на основе островковых металлических покрытий на кремнии, изготовление которых возможно с применением существующих технологий кремниевой микроэлектроники.

Методология и методы исследования. Диссертационная работа имеет преимущественно экспериментальный характер: результаты экспериментов позволили установить корреляцию между эмиссионными свойствами и морфологией пленок; на основании этого была предложена теоретическая модель эмиссионного механизма; состоятельность этой модели была подтверждена расчетами и численным моделированием.

Образцы пленок изготавливались методом магнетронного напыления.

Эмиссионные характеристики покрытий измерялись в планарной геометрии при медленном изменении величины прикладываемого напряжения. Топография поверхности пленок изучалась методами атомно-силовой, сканирующей электронной и туннельной микроскопии, а локальный элементный состав - методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (микроанализа) в сканирующем электронном микроскопе. Электронные свойства пленок изучались методом туннельной спектроскопии, их морфология - методом комбинационного рассеяния света.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Тонкие пленки молибдена и циркония толщиной от 4 до 10 нм, нанесенные на планарные кремниевые подложки, обладают способностью эмитировать электроны при комнатной температуре в электрическом поле макроскопической напряженности порядка единиц В/мкм в отсутствие каких-либо активирующих воздействий. Максимальная плотность отбираемого тока при этом может достигать значений единиц мА/см2.

2. Процедура термополевого активирования эмиссионной способности (формовки), применяемая к пленкам молибдена и циркония толщиной от 4 до 10 нм, приводит к уменьшению порогового значения электрического поля в 1.5-3 раза и увеличивает максимальное значение эмиссионного тока приблизительно на порядок.

3. Существует корреляция эмиссионных свойства тонких металлических (Мо, 7г) покрытий на кремниевых подложках с их структурой: способностью к низковольтной автоэлектронной эмиссии обладают лишь пленки, на поверхности которых имеются участки островковой морфологии с поперечным размером островков 10-50 нм.

4. Применение процедуры термополевого активирования к изначально сплошным металлическим (Мо, 7г) пленкам толщиной от 4 до 10 нм и отбор с них эмиссионного тока приводят к преобразованию морфологии отдельных их участков от сплошной к островковой по сценарию, сходному со сценарием термического деветтинга сплошных металлических покрытий на несмачиваемых поверхностях.

5. Модифицированная однобарьерная физическая модель эмиссионного механизма, в которой роль проводящих наноразмерных островков сводится к созданию

латерально неоднородного распределения электрического потенциала. Модель адекватно описывает близость эмиссионных параметров металлических и углеродных наноостровковых пленок на кремниевых подложках. Достоверность полученных результатов определяется применением в работе современных методов эксперимента, воспроизводимостью данных, полученных для большого количества изученных образцов (около 50), использованием при проведении расчетов признанных в мире пакетов программного обеспечения, а также согласием полученных результатов с литературными данными в случаях, когда их сопоставление оказывалось возможным.

Апробация работы

Результаты работы представлялись на следующих конференциях: 2018 IEEE Int. Conf. on Electrical Engineering and Photonics (22-23 October 2018, St. Petersburg); Международной конференции "Emerging Trends in Applied and Computational Physics 2019" (Санкт-Петербург, 21-22 марта 2019); 2020 IEEE Int. Conf. on Electrical Engineering and Photonics" (15-16 October 2020, St. Petersburg); 22 Всеросс. молодежная конф. "Физика полупроводников и наноструктур, полупроводниковая опто- и наноэлектроника " (23-27 ноября 2020 г., СПб); 34th Int. Vacuum Nanoelectronics Conf. (IVNC) (5-9 July 2021, Lyon, France.

Результаты диссертационного исследования были использованы в ходе работ по гранту РФФИ 18-08-01213 и по программе Министерства науки и высшего образования «Научные центры мирового уровня: Передовые цифровые технологии» (Согл. №075-15-2020-934 от 17.11.2021).

Публикации по теме диссертации

Основные результаты диссертации изложены в 8 публикациях в рецензируемых изданиях, индексируемых международными базами данных Scopus и WoS и/или входящих в перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук (Перечень ВАК). Список этих публикаций [A1-A8] приведен в конце диссертации.

Личный вклад автора

Представленные в диссертационной работе результаты экспериментальных измерений, численного моделирования и расчетов были получены автором лично. Постановка задач исследований, выбор методов и инструментов достижения поставленной цели, анализ полученных результатов осуществлялись совместно с научным руководителем.

Структура диссертации

Представляемая диссертация состоит из раздела введения, 6 глав, заключения, списка публикаций автора по теме диссертации и списка использованной литературы. В целом, диссертация содержит 133 страниц, включает в себя 45 рисунков и 2 таблицы. Список использованных литературных источников содержит 169 библиографических описаний.

Глава 1. Холодная эмиссия электронов тонкими пленками:

литературные данные

В данной главе представлен краткий обзор литературных данных, непосредственно определивших выбор цели и постановку задач диссертационной работы. Данные других литературных источников, использованные для сопоставления с результатами проведенного исследования, обсуждаются, столь же кратко, в соответствующих разделах последующих глав.

1.1. Холодные эмиттеры электронов

Во все большем числе практических приложений ранее доминировавшие накаливаемые катоды заменяются холодными катодами, которые обладают важными преимуществами: более высокой энергоэффективностью, быстродействием, простотой использования (отсутствием потребности в цепях питания накала). Эти преимущества оказываются особенно востребованными в связи с современной тенденцией миниатюризации электронных устройств. Холодные катоды применяются в электронных микроскопах, вакуумных микроволновых приборах [15], компактных рентгеновских трубках [6-8], источниках света [3, 9, 10], системах электронно-лучевой литографии [11], научном оборудовании [12] и т.д. В подавляющем большинстве случаев в качестве эмиттеров электронов в них используются высокоаспектные элементы: металлические [8, 13, 14] или полупроводящие [15] острия, углеродные волокна [3, 9] или нанотрубки [8, 16, 17]. Форма острийного эмиттера, характеризуемая высоким геометрическим аспектным отношением, позволяет многократно усиливать напряженность электрического поля у его вершины, тем самым снижая величину напряжения, необходимую для извлечения электронов в вакуум через поверхностный потенциальный барьер. Однако концентрация электрического поля на острие означает также и концентрацию на нем разрушающих факторов, таких как ионное распыление, локальный джоулев нагрев и

пондеромоторные силы. Поэтому долговременная стабильность параметров и долговечность остаются ключевыми проблемами холодных катодов, использующих острийные эмиттеры [2, 8, 14, 18]. Это привлекает внимание исследователей к альтернативным типам холодных катодов [4, 5, 12], где фактор геометрического усиления поля не используется или не является ключевым.

1.2. Катоды на основе пленочных МДП-структур и их аналогов

Для создания плоских холодных катодов с током эмиссии, равномерно распределенным по большой площади, предлагалось использовать так называемые МДП-структуры (английский эквивалент аббревиатуры - MOS). Они представляют собой двухслойные пленки, составленные тонкими слоями диэлектрика (Д) и металла (М) на поверхности пластины полупроводника (П) [19]. В соответствии с оригинальной концепцией, при приложении электрического поля соответствующей полярности электроны инжектируются из полупроводника в диэлектрик и далее попадают в металл. Если толщина металлической пленки мала, менее или порядка средней длины пробега в ней электрона, некоторые (или многие) из электронов преодолевают металлический слой без потери энергии и эмитируются в вакуум.

Результаты ранних экспериментов не казались многообещающими: эмиссионная эффективность (отношение тока эмиссии к полному току через диэлектрический слой) таких структур не превышала одного процента [20-23]. Эмиссионный ток часто был нестабильным и неравномерно распределялся по площади катода. Максимальные значения тока эмиссии достигались после процесса "формовки", приводящего к появлению "дефектных" (пробойных) каналов в диэлектрическом слое [22-24]. Наилучшие результаты были получены для образцов, металлический тонкопленочный электрод которых был сильно поврежден дефектными каналами или даже становился несплошным [24]. Авторы работы [25] (R. Thurstans, D. Oxley, 2002) определили механизм транспорта электронов через диэлектрический слой, реализовавшийся в ходе таких экспериментов, как

последовательный туннельный перенос вдоль цепочек металлических островков, образующихся в диэлектрике во время процесса формовки; горячие (получившие дополнительную энергию при туннелировании) электроны могли выходить в вакуум с последнего из островков такой цепочки.

Позднее, благодаря усовершенствованным технологиям, свойства таких катодов (со структурами MOS и аналогичной им MIM, отличающихся использованием металлической подложек) были значительно улучшены [26, 27]. При этом механизм их функционирования, по-видимому, пришел в соответствие с оригинальной концепцией [19]. Дальнейший прогресс был связан с идеей использования слоя графена (G) в качестве верхнего электрода пленочной сэндвич-структуры [28-30]: графеновый слой обладает достаточной электропроводностью уже при сверхмалой толщине, при которой рассеяние инжектированных в него электронов мало. В частности, в работе [30] (K. Murakami et al., 2020) сообщалось о достижении эффективности эмиссии GOS-катода ~50% и плотности тока более 100 мА/см2.

В качестве ключевой особенности холодных катодов описанного типа отметим то, что эмиссия в них управляется током, направляемым из подложки в покровный электрод перпендикулярно границе вакуума, что делает их структуру и способ включения во внешние цепи сходными со структурой и способом включения вакуумного триода. Однако, в отличие от вакуумного триода, управляющий ток проходит здесь через слой диэлектрика. Любой электрический пробой этого слоя может приводить к необратимым повреждениям, что делает всю структуру уязвимой и ставит вопрос о ее долговечности. Кроме этого, триодная схема включения, обладая определенными преимуществами в сравнении с диодной, в ряде случаев может оказаться избыточно сложной.

1.3. Пленочные эмиттеры электронов, управляемые латеральным током

Другой разрабатывавшийся тип холодных эмиттеров использовал наноостровковые металлические пленки на диэлектрических подложках [31-34].

Эмиссия электронов в вакуум происходила здесь под действием тока, пропускаемого вдоль пленки между двумя нанесенными на нее металлическими контактами (то есть, здесь также реализовалось «триодное включение»). Было установлено, что ток протекал в результате туннельного переноса электронов через вакуумные зазоры между островками. Как и в рассмотренном ранее случае, эмиссия электронов в вакуум наблюдалась только после проведения процедуры электроформовки, создававшей "токовые каналы", т. е. дискретные пути протекания латерального тока по поверхности. Эмиссия при этом оказалась локализованной в малых областях -эмиссионных центрах (ЭЦ), по одному на токовый канал.

Модель эмиссии, предложенная в [33-35] Р. Федоровичем, П. Томчуком и др., имеет значительное сходство с упомянутой ранее моделью работы [25], с поправкой на различные направления протекания управляющего тока. Согласно этой модели, туннелирование электронов между островками металла приводит к разогреву электронной подсистемы, благодаря чему электроны получают возможность выхода в вакуум. Важнейшую роль при этом играют размерные эффекты, подавляющие энергообмен между электронами и колебаниями решетки в наноразмерных металлических островках. В результате, согласно расчетам авторов публикаций, скорость релаксации энергии горячих электронов оказывается на два порядка величины меньшей, чем в объёмных материалах. Это приводит к соответствующему увеличению электронной температуры, тогда как решеточная температура наноостровков ЭЦ остается относительно низкой [34, 36], препятствуя их разрушению. Справедливость предложенной модели была дополнительно подтверждена авторами указанных работ:

1) наблюдением свечения в оптическим диапазоне, сопровождающего эмиссию электронов и исходящего из тех же центров (предположительно, результат излучательной релаксации горячих носителей) [31, 34];

2) наблюдением эмиссии электронов и оптического излучения из тех же пленок под действием иных (в сравнении с пропусканием латерального тока) факторов, а

именно, воздействия видимого [37], инфракрасного [33, 34, 37] или микроволновое излучения [38], которые также могут создавать в наночастицах популяцию долгоживущих горячих электронов.

Наряду с металлическими островковыми пленками, островковые пленки углерода также оказались способными к эмиссии электронов при протекании латерального тока [33, 39]. Более того, высказывалось предположение (например, в [40]), что даже в случае металлических пленок ЭЦ могут представлять собой небольшие островки именно углерода, образующиеся из углеводородных поверхностных загрязнений во время процесса формовки. В подтверждение этой гипотезы указывалось, что углеродные островки, в сравнении с островками металлов, более устойчивы к действию высоких температур и потому могут оказаться наиболее эффективными в качестве ЭЦ.

Несмотря на видимую привлекательность идеи, описанный тип эмиттеров электронов не нашел пока практического применения. Причинами этого, вероятно, стали такие его недостатки, как высокая неоднородность распределения эмитируемого тока и его нестабильность.

1.4. Эмиссия электронов из углеродных пленок «в диодном включении»

Известно, что многие материалы и пленки, электрически неоднородные на наномасштабе, могут эмитировать электроны при комнатной температуре в электрическом поле невысокой макроскопической напряженности (порядка единиц В/мкм) в отсутствие каких-либо дополнительных внешних воздействий - облучения, управляющего тока и т.п. В большинстве демонстрировавших это экспериментов электрическое поле создавалось в конфигурации «диодного включения»: между катодом (образцом) и анодом, без участия иных электродов. Для материалов и структур, содержащих острия, нанотрубки или волокна, факт эмиссии легко объяснить локальным усилением приложенного извне электрического поля. Однако способность к низкопороговой холодной эмиссии проявляли также и материалы или

пленки с относительно гладкой поверхностью, лишенной острий. В большинстве это были структуры на основе углерода: алмазные или алмазоподобные пленки, графен, нанографиты и алмазно-графитные композиты [2, 41-61]). Для объяснения их эмиссионной способности были предложены различные модели [18, 41-43, 45, 54, 55, 60-67,68]. Наиболее очевидная из них основана на предположении о проникновении внешнего поля в эмиттер или/и его усилении внутренних проводящих структурных элементах: частицах sp2-гибридизированного углерода, границах зерен или токовых каналах, образованных при проведении процедур формовки эмиттера. Однако во многих случаях такая модель не давала удовлетворительного описания экспериментальных данных.

К числу таких случаев можно отнести результаты экспериментов, проводившихся ранее в СПбПУ [69-71]. Исследовалось явление низкопороговой эмиссии электронов морфологически простейшими наноуглеродными структурами -островковыми пленками графитоподобного углерода средней толщиной порядка одного нанометра на кремниевых подложках со слоем естественного оксида. Пленки эмитировали электроны при комнатной температуре и макроскопической напряженности поля порядка 1 В/мкм или менее. Обращает на себя их морфологическое сходство с описанными выше, в разделах 1.2 и 1.3, МДП-структурами и островковыми металлическими пленками, соответственно. Еще одна общей чертой этих экспериментов было возникновение или радикальное улучшение эмиссионной способности пленок после проведения процесса формовки (электрического или термополевого активирования). Отличие результатов СПбПУ [68-70] состояло в том, что холодная эмиссии электронов в этих опытах вызывалась исключительно приложенным «в диодной конфигурации» электрическим полем, без воздействия управляющих токов.

Обсуждая возможный механизм низкопороговой эмиссии в экспериментах [6971], нужно отметить, что проникновение внешнего электрического поля макроскопической напряженности ~1 В/мкм в слой естественного оксида толщиной

не более нескольких нанометров не могло приводить к формированию в нем существенной разности потенциалов, достаточной для стимулирования эмиссионного процесса (т.е. порядка величины работы выхода), даже с учетом возможности геометрического усиления поля в субнанометровых областях у границ островков (результаты соответствующего расчета были представлены в [69]). Для объяснения наблюдавшейся низкопороговой холодной эмиссии электронов, сотрудниками лаборатории была предложена комбинированная модель эмиссионного механизма [72], сочетавшая в себе элементы модели неоднородности поверхностного потенциала ("полей пятен") [45, 55, 73, 74], модели эмиссии горячих электронов (или двухбарьерной эмиссии) [51, 75] и модели, учитывающей влияние термоэлектрических явлений [76-78]. Более подробное описание этой и некоторых других моделей возможного эмиссионного механизма, реализующегося для островковых тонких пленок, приводится в главе 6 данной диссертации, при обсуждении соответствия полученных в ней экспериментальных данных имевшимся модельным представлениям. Здесь же отметим лишь то, что, объясняя феномен наблюдавшейся в [69-71] низкопороговой эмиссии, авторы [72] ссылались как на необходимое его условие на особенности электронной структуры графитоподобного углерода [79-82]. По их мнению, эти особенности способствуют увеличению времени релаксации горячих электронов и формированию значительной их популяции в углеродных островках. Это положение могло быть экспериментально проверено. Для этого следовало провести аналогичные эксперименты с тонкими пленками неуглеродных проводящих материалов (металлов), нанося их на такие же подложки и проводя эмиссионное тестирование в тех же условиях, что и в экспериментах, описанных в работах [69-71].

1.5. Промежуточный вывод по итогам главы 1

В свете вышесказанного, представлялась актуальной, перспективной и значимой работа по экспериментальному исследованию эмиссионной способности тонких

металлических пленок, сформированных на кремниевых подложках, с проведением эмиссионных испытаний в простейшей «диодной конфигурации» электродов. Результаты таких экспериментов могут подтвердить, опровергнуть либо позволить конкретизировать детали, предложенной в [72] эмиссионной модели. В любом случае, они должны способствовать улучшению понимания фундаментальных аспектов электронных явлений в тонких пленках и наноструктурированных материалах. Кроме того, результаты такой работы могут быть использованы при создании новых видов ненакаливаемых катодов.

Указанные выводы учитывались при формулировании целей и задач диссертационного исследования.

Глава 2. Методика эксперимента [А4, А5, А8]

2.1. Изготовление образцов металлических пленок

Объектом исследования диссертационной работы являлись тонкие пленки металлов (Мо, W, 7г, Ni, Ti) на подложках из кристаллического кремния. Для установления характера влияния толщины и структуры покрытий на их эмиссионные свойства требовалось изготовить образцы таких покрытий с варьируемыми и контролируемыми параметрами на одинаковых подложках.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бизяев Иван Сергеевич, 2024 год

Список литературы

1. Fursey, G.N. Field emission in vacuum microelectronics; Kluwer Academic-Plenum Publishers: NY, USA, 2005, 205 p. DOI: 10.1016/S0169-4332(03)00315-5.

2. Evtukh, A.; Hartnagel, H., Yilmazoglu, O.; Mimura, H.; Pavlidis, D. Vacuum Nanoelectronic Devices: Novel Electron Sources and Applications, John Wiley & Sons: NJ, USA, 2015; 453 p. DOI: 10.1002/9781119037989.

3. Egorov, N.V.; Sheshin, E.P. Field emission electronics, Springer: Berlin, Germany, 2017, 568 р. DOI: 10.1007/978-3-319-56561-3.

4. S. Gordeev, V. Sezonov, G. Sominskii, E. Taradaev and S. Taradaev, Electron Flows Formed by Electron-Optical Systems Using Composite Field Emitters Made of Thermally Expanded Graphite and Diamond-Graphite Mixtures // in IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 70, no. 10, pp. 5348-5352, Oct. 2023, doi: 10.1109/TED.2023.3305344.

5. Яфаров Р. К., Сторублев А. В. Долговременная воспроизводимость эмиссионных характеристик алмазографитовых полевых источников электронов в

нестационарных вакуумных условиях эксплуатации // Письма в ЖТФ, 2021, том 47, вып. 24. С. 17-19.

6. Bugaev, A.S.; Eroshkin, P.A.; Romanko, V.A.; Sheshin, E.P. Low-power X-ray tubes: the current status. Phys. Usp. 2013, 56, 691-703. DOI: 10.3367/UFNe.0183.201307c.0727.

7. Basu, A.; Swanwick, M.E.; Fomani, A.A.; Velasquez-Garcia, L.F., A portable x-ray source with a nanostructured Pt-coated silicon field emission cathode for absorption imaging of low-Z materials. J. Phys. D: Appl. Phys. 2015, 48, 225501. DOI: 10.1088/0022-3727/48/22/225501.

8. Giubileo, F.; Bartolomeo, A.; Iemmo, L.; Luongo, G.; Urban, F. Field Emission from carbon nanostructures. Appl. Sci. 2018, 8(4), 526. DOI: 10.3390/app8040526.

9. Bugaev, A.S.; Kireev, V.B.; Sheshin, E.P.; Kolodyazhnyj, A.Yu. Cathodoluminescent light sources: status and prospects. Phys. Usp. 2015, 58, 792-818. DOI: 10.3367/UFNe.0185.201508e.0853.

10. Yoo, S.T.; Ji, H.H.; Jung, S.K.; Kyu C. P. Deep-ultraviolet light source with a carbon

nanotube cold-cathode electron beam. J. Vac. Sci. Technol. B 2018, 36, 02C103. DOI: 10.1116/1.5004621.

11. Wu, C.S.; Makiuchi, Y.; Chen, C. High-energy electron beam lithography for nanoscale fabrication, In Lithography; Wang, M., Ed; IntechOpen: London, United Kingdom, 2010; pp. 241-266. DOI: 10.5772/8179.

12. R. Smerdov, A. Mustafaev, Novel low-macroscopic-field emission cathodes for electron probe spectroscopy systems // J. Appl. Phys. 134, 114903 (2023); https://doi.org/10.1063/5.0169129

13. Spindt, C.A. A thin-film field-emission cathode, J. Appl. Phys. 1968, 39, 3504-3505. DOI:10.1063/1.1656810.

14. Egorov, N.V.; Sheshin, E.P. On the current state of field-emission electronics. J. Surf. Investig. 2017, 11, 285-294. DOI: 10.1134/S1027451017020082.

15. В.А. Морозов, Н.В. Егоров, В.В. Трофимов, К.А. Никифоров, И.И. Закиров, В.М. Кац, В.А. Ильин, А.С. Иванов, Характеристики матричного катода из карбида кремния в предпробойных и пробойных условиях // Журнал технической физики, 2023, том 93, вып. 4, С. 568-574.

16. Milne, W.I.; Teo, K. B. K.; Amaratunga, G. A. J.; Legagneux, P.; Gangloff, L.; Schnell, J-P.; Semet, V.; Thien Binh, V.; Groening, O. Carbon nanotubes as field emission sources. J. Mater. Chem. 2004, 14, 933-943. DOI: 10.1039/B314155C.

17. Eletskii, A.V. Carbon nanotube-based electron field emitters. Phys. Usp. 2010, 53, 863-892. DOI: 10.3367/UFNe.0180.201009a.0897.

18. Filip, V.; Filip, L.D.; Wong, H. Review on peculiar issues of field emission in vacuum nanoelectronic devices. Sol. St. Electron. 2017, 138, 3-15. DOI: 10.1016/j.sse.2017.09.010.

19. Mead, C.A. Operation of tunnel-emission devices. J. Appl. Phys. 1961, 32, 646-652. DOI: 10.1063/1.1736064.

20. Yokoo, K.; Tanaka, H.; Sato, S.; Murota, J.; Ono, S. Emission characteristics of metal-oxide-semiconductor electron tunneling cathode. J. Vac. Sci. Technol. 1993, 11, 429432. DOI: 10.1116/1.586877.

21. Adachi, H. Emission characteristics of metal-insulator-metal tunnel cathodes. J. Vac. Sci. Technol. 1996, 14, 2093-2095. DOI: 10.1116/1.588877.

22. Yankelewitch, Y.B. The thin film metal-insulator-metal system used as a non-heated source of electrons. Vacuum 1980, 30(3), 97-107. DOI: 10.1016/S0042-207X(80)80057-1.

23. Thomsen L.B., Electron emission from ultralarge area metal-oxide-semiconductor electron emitters / L.B. Thomsen, G. Nielsen, S.B. Vendelbo, M. Johansson, O. Hansen, I. Chorkendorff // J. Vac. Sci. Technol. B. - 2009. - Vol. 27. - P. 562-567. DOI: 10.1116/1.3079649.

24. Fitting H.-J., Breakdown and high-energy electron vacuum emission of MIS-structures / H.-J. Fitting, Th. Hingst, E. Schreiber // J. Phys. D. - 1999. - Vol. 32. - P. 1963-1970. DOI: 10.1088/0022-3727/32/16/303.

25. Thurstans R.E., The electroformed metal-insulator-metal structure: a comprehensive model / R.E. Thurstans, D.P. Oxley // J. Phys. D. - 2002. - Vol. 35(8). - P. 802-809. D0I:10.1088/0022-3727/35/8/312.

26. Kusunoki, T.; Suzuki, M.; Sagawa, M.; Mikami, Y.; Nishimura, E.; Ikeda, M.; Hirano, T.; Tsuji, K. Highly efficient and long life metal-insulator-metal cathodes. J. Vac. Sci. Technol. B 2012, 30, 041202. DOI: 10.1116/1.4720096.

27. Hu, Y.; Zhang, X.; Xue, T.; Liu, C. Characteristics of electron emission of Al-Al2O3-Ti/Au diode with a new double-layer insulator. J. Vac. Sci. Technol. B 2014, 32, 062204. DOI: 10.1116/1.4900632.

28. Wenger, C.; Kitzmann, J.; Wolff, A.; Fraschke, M.; Walczyk, C.; Lupina, G.; Mehr, W.; Junige, M.; Albert, M.; Bartha, J.W. Graphene based electron field emitter. J. Vac. Sci. Technol. B 2015, 33, 01A109. D0I:10.1116/1.4905937.

29. Kirley, M.P.; Aloui, T.; Glass, J.T. Monolayer graphene-insulator-semiconductor emitter for large-area electron lithography. Appl. Phys. Lett. 2017, 110, 233109. DOI: 10.1063/1.4984955.

30. Murakami, K.; Adachi, M.; Miyaji, J.; Furuya, R.; Nagao, M.; Yamada, Y.; Neo, Y.; Takao, Y.; Sasaki, M.; Mimura, H. Mechanism of highly efficient electron emission from graphene/oxide/semiconductor structure. ACS Appl. Electron. Mater. 2020, 2, 2265-2273. DOI: 10.1021/acsaelm.0c00449.

31. Nepijko, S.A.; Kutnyakhov, D.; Protsenko, S.I.; Odnodvorets, L.V.; Schönhense, G. Sensor and microelectronic elements based on nanoscale granular systems. J. Nanopart. Res. 2011, 13, 6263-6281. DOI: 10.1007/s11051-011-0560-3.

32. Shen Z., Numerical analysis of the surface-conduction electron-emitter with a new configuration / Z. Shen, X. Wang, S. Wu, J. Tian // Mod. Phys. Lett. B. - 2016. -Vol. 30. - 1650137. DOI: 10.1142/S0217984916501372.

33. Fedorovich R.D., Electronic phenomena in nanodispersed thin films / R.D. Fedorovich, A.G. Naumovets, P.M. Tomchuk // J. Phys.: Condens. Matter. - 1999. - Vol. 11. - P. 9955-9967. DOI: 10.1088/0953-8984/11/49/313.

34. Fedorovich R.D., Electron and light emission from island metal films and generation of hot electrons in nanoparticles / R.D. Fedorovich, A.G. Naumovets, P.M. Tomchuk // Phys. Rep. - 2000. - Vol. 328. - P. 73-179. DOI: 10.1016/S0370-1573(99)00094-0.

35. Bilotsky Y., Peculiarity of electron-phonon energy exchange in metal nanoparticles and thin films / Y. Bilotsky, P.M. Tomchuk // Surf. Sci. - 2008. - Vol. 602. - P. 383390. DOI: 10.1016/j.susc.2007.10.023.

36. Fesenko I.P., Structure and current-voltage characteristics of islet gold films on high-heat conducting pressureless sintered AlN ceramics / I.P. Fesenko, L.B. Viduta, V.I. Chasnyk, V.B. Nechytailo, D.V. Butenko, V.M. Tkach, V.Z. Turkevich, O.A. Marchenko, I.I. Zelenska, O.M. Kaidash, T.B. Serbenyuk, T.M. Belyaeva, E.F. Kuz'menko, P.M. Tomchuk // J. Superhard Mater. - 2018. - Vol. 40. - P. 432-434. DOI: 10.3103/S1063457618060096.

37. Gloskovskii, A.; Valdaitsev, D.A.; Cinchetti, M.; Nepijko, S.A.; Lange, J.; Aeschlimann, M.; Bauer, M.; Klimenkov, M.; Viduta, L.V.; Tomchuk, P.M.; Schönhense, G. Electron emission from films of Ag and Au nanoparticles excited by a femtosecond pump-probe laser. Phys. Rev. B 2008, 77, 195427. DOI: 10.1103/PhysRevB.77.195427.

38. Ганичев, Д.А.; Докучаев, В.С.; Фридрихов, С.А.; Борзяк, П.Г.; Завьялов, Ю.Г.; Кулюпин, Ю.А. Эмиссия электронов из диспергированных металлических пленок в СВЧ поле // Письма в ЖТФ, 1975, Т. 62, Вып. 1, С. 386-388.

39. Araki, H.; Hanawa, T. Electron emission from electroformed carbon films. Vacuum 1998, 38, 31-35. DOI: 10.1016/0042-207x(88)90254-0.

40. Bischoff, M.; Pagnia, H.; Trickl, J. Energy distribution of emitted electrons from electroformed MIM structures: the carbon island model, Int. J. Electron. 1992, 73, 1009-1010. DOI: 10.1080/00207219208925757.

41. Forbes R.G., Low-macroscopic-field electron emission from carbon films and other electrically nanostructured heterogeneous materials: hypotheses about emission mechanism / R.G. Forbes // Sol. St. Electron. - 2001. - Vol. 45(6). - P.779-808. DOI :10.1016/S0038-1101(00)00208-2.

42. Xu N.S., Novel cold cathode materials and applications / N.S. Xu, S. Ejaz Huq // Mater. Sci. Eng. R Rep. - 2005. - Vol. 48(2-5) . - P. 47-189. DOI: 10.1016/j.mser.2004.12.001.

43. Эйдельман Е.Д., Полевая эмиссия из углеродных наноструктур: модели и эксперимент / Е.Д. Эйдельман, А.В. Архипов // УФН. - 2020. - Т. 190. - С. 693714.

44. Robertson J., Amorphous carbon cathodes for field emission display / J. Robertson // Thin Solid Films. - 1997. - Vol. 296. - P. 61-65.

45. Robertson J., Mechanisms of electron field emission from diamond, diamond-like carbon, and nanostructured carbon / J. Robertson // J. Vac. Sci. Technol. B. - 1999. -Vol. 17(2). - P. 659-665. DOI: 10.1116/1.590613.

46. Karabutov, A.V.; Frolov, V.D.; Konov, V.I.; Ralchenko, V.G.; Gordeev, S.K.; Belobrov, P.I. Low-field electron emission of diamond/pyrocarbon composites. J. Vac. Sci. Technol. B 2001, 19, 965-970. DOI: 10.1116/1.1368669.

47. Образцов А.В., Автоэлектронная эмиссия в графитоподобных пленках / А.Н. Образцов, И.Ю. Павловский, А.П. Волков // ЖТФ. - 2001. - Т. 71, Вып. 11. - С. 89-95.

48. Okotrub A.V, Field emission from products of nanodiamond annealing / A.V. Okotrub, L.G. Bulusheva, A.V. Gusel'nikov, V.L. Kuznetsov, Yu.V. Butenko // Carbon. - 2004. - Vol. 42(5-6). - P. 1099-1102.

49. Kleshch V.I., Surface structure and field emission properties of few-layer graphene flakes / V.I. Kleshch, E.A. Vasilieva, S.A. Lyashenko, I.V. Obronov, A.V. Turnina, A.N. Obraztsov // Phys. Status Solidi B. - 2011. - Vol. 248. - P. 2623-2626. DOI: 10.1002/pssb.201100111.

50. Arkhipov, A.; Davydov, S.; Gabdullin, P.; Gnuchev, N.; Kravchik, A.; Krel, S. Field-induced electron emission from nanoporous carbons. J. Nanomater. 2014, 2014, 190232. DOI: 10.1155/2014/190232.

51. Bandurin D.A., Field emission spectroscopy evidence for dual-barrier electron tunnelling in nanographite / D.A. Bandurin, S. Mingels, V.I. Kleshch, D. Luetzenkirchen-Hecht, G. Mueller, A.N. Obraztsov // Appl. Phys. Lett. - 2015. - Vol. 106. - 233112. DOI: 10.1063/1.4922550.

52. Haque A., Electron field emission from Q-carbon / A. Haque, J. Narayan // Diam. Relat. Mater. - 2018. - Vol. 86. - P. 71-78. DOI: 10.1016/j.diamond.2018.04.008.

53. Narayan J., Progress in Q-carbon and related materials with extraordinary properties/ J. Narayan, A. Bhaumik, S. Gupta, A. Haque, R. Sachan // Mater. Res. Lett. - 2018. -Vol.6(7). - P. 353-364.

54. Фурсей Г.Н., Низкопороговая полевая эмиссия из углеродных структур / Г.Н. Фурсей, М.А. Поляков, Н.Т. Баграев, И.И. Закиров, А.В. Нащекин, В.Н. Бочаров // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. - 2019. - Вып. 9. - С. 2839.

55. Давидович М.В., Импульсные и статические автоэмиссионные ВАХ-углеродных нанокластерных структур: эксперимент и его интерпретация / М.В. Давидович, Р.К. Яфаров // ЖТФ. - 2019. - Т.89, Вып. 8. - С. 1282-1293. DOI: 10.21883/JTF.2019.08.47905.402-18.

56. Федоров И.А., Исследование зависимости термо- и автоэмиссионных свойств катодов из интеркалированного пирографита от условий прессования и состава порошка / И.А. Федоров, С.В. Лобанов, Е.П. Шешин // Вакуумная техника и технология. - 2015. - Т. 25, № 2. - С. 143-144.

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

58. Alexander Voznyakovskii, Georgii Fursei, Aleksei Vozniakovskii, Mikhail Polyakov, Anna Neverovskaya & Ildar Zakirov, Low-threshold field electron emission from graphene nanostructures // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures, 2022, Vol. 30 No. 1, P. 53-58; DOI: 10.1080/1536383X.2021.1995366

59. Давидович М.В., Автоэмиссионная шахматная структура на основе алмазографитовых кластеров / М.В. Давидович, Р.К. Яфаров // ЖТФ. - 2018. - Т. 88, Вып. 2. - С. 283-293.

60. Яфаров Р.К., Сторублев А.В., Яфаров А.Р. Влияние высокодозного ионного облучения на автоэмиссионные свойства алмазографитовых пленочных структур. // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2018. Т. 1. С. 625-629.

61. O. A. Streletskiy, I. A. Zavidovskiy, O. Yu. Nishchak, A. A. Khaidarov, N. F. Savchenko & A. V. Pavlikov. Low-Threshold Field Emission Cathode Based on Heat-Treated Dehydrofluorinated Polyvinylidene Fluoride. J. Exp. Theor. Phys. 135, 844852 (2022). https://doi.org/10.1134/S106377612212010X (Найти русскую версию)

62. Karabutov, A.V. Diamond/sp2-bonded carbon structures: quantum well field electron emission / A.V. Karabutov, V.D. Frolov, V.I. Konov // Diam. Relat. Mater. - 2001. -Vol. 10. - P. 840-846. DOI: 10.1016/S0925-9635(00)00569-0.

63. Obraztsov, A.N.; Zakhidov, A.A. Low-field electron emission from nano-carbons. Diam. Relat. Mater. 2004, 13, 1044-1049. DOI: 10.1016/j.diamond.2003.12.028.

64. Kokkorakis, G.C.; Xanthakis J.P. Local electric field and enhancement factor around nanographitic structures embedded in amorphous carbon. Surf. Interface Anal. 2007, 39, 135-138. DOI: 10.1002/sia.2476.

65. Forbes, R.G.; Xanthakis, J.P. Field penetration into amorphous-carbon films: consequences for field-induced electron emission. Surf. Interface Anal. 2007, 39, 139145. DOI: 10.1002/sia.2477.

66. Yafyasov, A.; Bogevolnov, V.; Fursey, G.; Pavlov, G.; Polyakov, M.; Ibragimov, A. Low-threshold field emission from carbon nano-clusters. Ultramicroscopy 2011, 111, 409-414. DOI: 10.1016/j.ultramic.2010.12.035.

67. Г.Н. Фурсей, М.А. Поляков, А.А. Кантонистов, А.М. Яфясов, Б.С. Павлов, В.Б. Божевольнов, Автоэлектронная и взрывная эмиссия из графеноподобных структур // Журнал технической физики, 2013, том 83, вып. 6, С. 71-77.

68. Наночастицы, наносистемы и их применение. Сенсорика, энергетика, диагностика Алешин А.Н., Белорус А.О., Врублевский И.А., Истомина М.С., Кондратьев В.М., Королев Д.В., Максимов А.И., Мошников В.А., Муратова Е.Н., Налимова С.С., Пухова В.М., Рыжов О.А., Семенова А.А., Смердов Р.С., Спивак Ю.М., Чернякова Е. Санкт-Петербург, 2020. С. 72-127.

69. Архипов А.В., Фотостимуляция проводимости и электронные свойства автоэмиссионных наноуглеродных покрытий на кремнии / А.В. Архипов, П.Г. Габдуллин, С.К. Гордеев, А.М. Журкин, О.Е. Квашенкина // ЖТФ. - 2016. - T. 86, Вып. 12. - С.135-144.

70. Andronov A., Characterization of thin carbon films capable of low-field electron emission / A. Andronov, E. Budylina, P. Shkitun, P. Gabdullin, N. Gnuchev, O. Kvashenkina, A. Arkhipov // J. Vac. Sci. Technol. B. - 2018. - Vol. 36. - 02C108. DOI: 10.1116/1.5009906.

71. Gabdullin P., Thin carbon films: Correlation between morphology and field-emission capability / P. Gabdullin, A. Zhurkin, V. Osipov, N. Besedina, O. Kvashenkina, A. Arkhipov // Diamond and Related Materials. - 2020. - Vol.105. - 107805. DOI: 10.1016/j.diamond.2020.107805.

72. Arkhipov A.V., Low-field electron emission from carbon cluster films: combined thermoelectric/hot-electron model of the phenomenon / A.V. Arkhipov, E.D. Eidelman, A.M. Zhurkin, V.S. Osipov, P.G. Gabdullin // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. - 2020. - Vol. 28(4). - P. 286-294. DOI: 10.1088/17426596/1851/1/012022.

73. Cui, J.B.; Ristein, J.; Ley, L. Low-threshold electron emission from diamond. Phys. Rev. B 1999, 60, 16135-16142. DOI: 10.1103/PhysRevB.60.16135.

74. Соминский Г.Г., Сезонов В.Е., Тарадаев С.П., Вдовичев С.Н. Многослойные полевые эмиттеры, изготовленные из приведенных в контакт нанослоев гафния и платины // Журнал технической физики, 2019, том 89б выпуск 1, стр. 142-146

75. Lyashenko, D.A.; Svirko, Y.P.; Petrov, M.I.; Obraztsov, A.N. The laser assisted field electron emission from carbon nanostructure. J. Eur. Opt. Soc. Rapid 2017, 13, 4. DOI: 10.1186/s41476-017-0033-0.

76. Dideykin A.T., Eidelman E.D., Vul A.Ya. THE MECHANISM OF AUTOELECTRON EMISSION IN CARBON NANOSTRUCTURES // Solid State Communications. 2003. Т. 126. № 9. С. 495-498.

77. E.D. Eydelman and A.Ya. Vul'. The strong thermoelectric effect in nanocarbon generated by ballistic phonon drag of electrons, Journal of Physics: Condensed Matter, 2007, Vol. 19(7), P.266210-266223.

78. Е.Д. Эйдельман, Термоэлектрический механизм полевой эмиссии из углеродных наноструктур // Журнал технической физики, 2019, том 89, вып. 10, С. 1491-1499.

79. Manes J.L., Symmetry-based approach to electron-phonon interactions in graphene / J.L. Manes // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol. 76. - 045430.

80. Dubois S.M.-M., Electronic properties and quantum transport in graphene-based nanostructures / S.M.-M. Dubois, Z.Zanolli, X. Declerck, J.-C. Charlier // Eur. Phys. J. B. - 2009. - Vol. 72. - P. 1-24.

81. Варламов А.А., Аномальные термоэлектрические и термомагнитные свойства графена / А.А. Варламов, А.В. Кавокин, И.А. Лукьянчук, С.Г. Шарапов // УФН. -2012. - Т. 182. - С. 1229-1234.

82. Алисултанов З.З., Транспортные свойства эпитаксиального графена, сформированного на поверхности металла / З.З. Алисултанов, И.К. Камилов // ФТТ. - 2014. - Т. 56. - С. 821-830.

83. E. Bauer, H. Poppa, Thin Sol. Films 12 (1972) 167.

84. K.L. Chopra, Thin Film Phenomena, McGraw-Hill, New York, 1969.

85. V.M. Ievlev, L.I. Trusov, V.A. Kholmiansky, Strukturnye prevraschenia v tonkikh plenkakh (Structure Transformations in Thin Films), Metallurgia, Moscow, 1982 (in Russian).

86. L.I. Trusov, V.A. Kholmiansky, Ostrovkovye metallicheskiye plenki (Island Metal Films), Metallurgia, Moscow, 1973 (in Russian)

87. L.I. Maissel, R. Gland (Eds.), Handbook of Thin Film Technology, McGraw-Hill, New York, 1970.

88. L.I. Maissel, in: Physics of Thin Films, Vol. 3, Academic Press, New York, 1966, p. 61.

89. Нанесение наноразмерных пленок металлов на изделия цилиндрической формы Тупик В.А., Марголин В.И., Кострин Д.К., Фармковский Б.В. // Цветные металлы, 2022, №4

90. Применение дугового разряда для нанесения металлических наноразмерных пленок Тупик В.А., Потапов А.А., Марголин В.И., Кострин Д.К. // Цветные металлы, 2021, №6

91. K.R. Lawless, in: G. Hass, R. Thun (Eds.), Physics of Thin Films, Vol. 4, Academic Press, New York, 1967.

92. Получение пленок меди с развитой морфологией поверхности и микрокристаллической структурой при высоких плотностях тока Муратова Е. Н., Врублевский И. А., Тучковский А. К., Лушпа Н. В., Ковалева О. А. // Вестник НовГУ. 2023. 3(132). 357-364

93. E. Yamaguchi, K. Sakai, I. Nomura, T. Ono, M. Yamanobe, N. Abe, T. Hara, K. Hatanaka, Y. Osada, H. Yamamoto, T. Nakagiri, J. Soc. Inform. Display 5 (1997) 345.

94. Бондаренко В.Б., Габдуллин П.Г., Гнучев Н.М., Давыдов С.Н., Кораблёв В.В., Кравчик А.Е., Соколов В.В. Эмиссионные характеристики порошков из нанопористого углерода // ЖТФ. 2004. Т. 74. № 10. С. 113-116.

95. В.Л. Миронов Основы сканирующей зондовой микроскопии (Учебное пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений). - г. Нижний Новгород: Ин-т физики микроструктур РАН, 2004 г. - 110 с.

96. Forbes, R.G. Comments on the continuing widespread and unnecessary use of a defective emission equation in field emission related literature. J. Appl. Phys. 2019, 126, 210901. .

97. Forbes, R.G.; Deane, J.H.B. Reformulation of the standard theory of Fowler-Nordheim tunnelling and cold field electron emission. Proc. R. Soc. A Math. Phys. Eng. Sci. 2007, 463, 2907-2927.

98. Popov, E.O.; Kolosko, A.G.; Filippov, S.V. Test for compliance with the cold field emission regime using the Elinson-Schrednik and Forbes-Deane approximations (Murphy-Good plot). Tech. Phys. Lett. 2020, 46, 838-842.

99. Forbes, R.G.; Popov, E.O.; Kolosko, A.G.; Filippov, S.V. The pre-exponential voltage-exponent as a sensitive test parameter for field emission theories. R. Soc. Open Sci. 2021, 8, 201986.

100. C. Kumar, V. Kashyap, A. Kumar, A.K. Sharma, D. Gupta, D.P. Singh, K. Saxena, Reframe of Fowler-Northeim Approach for Electron Field Emission of a Vertical Silicon Nanowires // Silicon (2023). https://doi.org/10.1007/s12633-023-02505-4

101. Serbun, P.; Porshyn, V.; Müller, G.; Lützenkirchen-Hecht, D. Response to Comment on 'Advanced field emission measurement techniques for research on modern cold cathode materials and their applications for transmission-type X-ray sources. Rev. Sci. Instrum. 2020, 91, 107102.

102. Thompson, C.V. Solid-state dewetting of thin films. Annu. Rev. Mater. Res. 2012, 42, 399-434. DOI: 10.1146/annurev-matsci-070511-155048.

103. Altomare, M.; Nguyen, N.T.; Schmuki, P. Templated dewetting: designing entirely selforganized platforms for photocatalysis. Chem. Sci. 2016, 7, 6865. DOI: 10.1039/c6sc02555b.

104. Arshi N., Lu J., Lee C.G., Yoon J.H., Koo B.H., Ahmed F. Thickness effect on properties of titanium film deposited by d.c. magnetron sputtering and electron beam evaporation techniques // Bulletin of Materials Science. 2013. Vol. 36. No. 5. Pp. 807812.

105. Mishin M.V., Zamotin K.Y., Protopopova V.S., Alexandrov S.E. Atmospheric pressure PECVD nanoparticles: Mechanism of nanoparticle self-organisation into micron sized fractal clusters on a solid surface // Physical Chemistry, Chemical Physics. 2015. Vol. 17. No. 11. Pp. 7138-7148.

106. Яфаров Р.К., Сторублев А.В. Особенности долговременной эксплуатации углеродных автокатодов в нестационарных температурно-вакуумных условиях // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2021. Т. 1. С. 567-571.

107. Kruchinin, V.N.; Volodin, V.A.; Perevalov, T.V.; Gerasimova, A.K.; Aliev, V.S.; Gritsenko, V.A. Optical properties of nonstoichiometric tantalum oxide TaOx (x < 5/2) according to spectral-ellipsometry and Raman-scattering data. Opt. Spectrosc. 2018, 124, 808-813. DOI: 10.1134/S0030400X18060140.

108. Py, M.A.; Schmid, P.E.; Vallin J.T. Raman scattering and structural properties of MoO3. Nuov. Cim. B 1977, 38, 271-279. DOI: 10.1007/BF02723496.

109. Seguin, L.; Figlarz, M.; Cavagnat, R.; Lassegues, J.-C. Infrared and Raman spectra of MoO3 molybdenum trioxides and MoO3 xH2O molybdenum trioxide hydrates. Spectrochim. Acta A. 1995, 51, 1323-1344. DOI: 10.1016/0584-8539(94)00247-9.

110. Lunk, H.J.; Hartl, H.; Hartl, M.A.; Fait, M.J.G.; Shenderovich, I.G.; Feist, M.; Frisk, T.A.; Daemen, L.L.; Mauder, D.; Eckelt, R.; Gurinov, A.A. Hexagonal molybdenum trioxide - known for 100 years and still a fount of new discoveries. Inorg. Chem. 2010, 49, 9400-9408. DOI: 10.1021/ic101103g.

111. Filip, L.D. Two-step electron tunneling from confined electronic states in a nanoparticle / L.D. Filip, M. Palumbo, J.D. Carey, S.R.P. Silva // Phys. Rev. B. - 2009. - Vol. 79, No 24. - 245429. DOI: 10.1103/PhysRevB.79.245429.

112. Raichev, O.E. Coulomb blockade of field emission from nanoscale conductors. Phys. Rev. B 2006, 73, 195328. DOI: 10.1103/PhysRevB.73.195328.

113. Kim, C.; Kim, H.S.; Qin, H.; Blick, R.H. Coulomb-controlled single electron field emission via a freely suspended metallic island. Nano Lett. 2010, 10, 615-619. DOI: 10.1021/nl903644u.

114. Kleshch, V.I.; Porshyn, V.; Lützenkirchen-Hecht, D.; Obraztsov, A.N. Coulomb blockade and quantum confinement in field electron emission from heterostructured nanotips. Phys. Rev. B 2020, 102, 235437. DOI: 10.1103/PhysRevB.102.235437.

115. Kleshch, V.I.; Porshyn, V.; Orekhov, A.S.; Lützenkirchen-Hecht, D.; Obraztsov, A.N. Carbon single-electron point source controlled by Coulomb blockade. Carbon 2021, 171, 154-160. DOI: 10.1016/j.carbon.2020.09.008.

116. Kleshch, V.I.; Porshyn, V.; Serbun, P.; Orekhov, A.S.; Ismagilov, R.R.; Malykhin, S.A.; Eremina, V.A.; Obraztsova, E.D.; Obraztsov, A.N.; Lützenkirchen-Hecht, D. Coulomb blockade in field electron emission from carbon nanotubes. Appl. Phys. Lett. 2021, 118, 053101. DOI: 10.1063/5.0039961.

117. F. Niekiel, P. Schweizer, S.M. Kraschewski, B. Butz, E. Spiecker. The process of solidstate dewetting of Au thin films studied by in situ scanning transmission electron microscopy // Acta Materialia, Volume 90, May 2015, Pages 118-132; https://doi.org/10.1016Zj.actamat.2015.01.072

118. Ashutosh Sharma and Rajesh Khanna, Pattern Formation in Unstable Thin Liquid Films // Physical Review Letters, 1998, 81(16):3463

119. Kovalenko, O.; Szabo, S.; Klinger, L.; Rabkin, E. Solid state dewetting of polycrystalline Mo film on sapphire. Acta Mater. 2017, 139, 51-61. DOI: 10.1016/j.actamat.2017.07.057.

120. Gadkari PR, Warrant AP, Todi RM, Petrova RV, Coffey KR. Comparison of the agglomeration behavior of thin metallic films on SiO2 // J. Vac. Sci. Technol. A, 2005, Vol. 23, P. 1152-61

121. E. Jiran and C. V. Thompson, Capillary instabilities in thin films // J. Electron. Mater., 1990, Vol. 19, P. 1153-1160.

122. Kojima, Y.; Kato, T. Nanoparticle formation in Au thin films by electron-beam-induced dewetting, Nanotechnology 2008, 19, 255605. DOI: 10.1088/09574484/19/25/255605.

123. Ruffino, F.; Grimaldi, G. Controlled dewetting as fabrication and patterning strategy for metal nanostructures. Phys. Status Solidi A 2015, 212, 1662-1684. DOI: 10.1002/pssa.201570453.

124. Jie Lian, Lumin Wang, Xiangcheng Sun, Qingkai Yu, and Rodney C. Ewing, Patterning Metallic Nanostructures by Ion-Beam-Induced Dewetting and Rayleigh Instability // Nano Lett. 2006, 6, 5, 1047-1052; https://doi.org/10.1021/nl060492z

125. R. Lo Savio, L. Repetto, P. Guida, E. Angeli, G. Firpo, A. Volpe, V. Ierardi, U. Valbusa Control of the micrometric scale morphology of silicon nanowires through ion irradiation-induced metal dewetting // Solid State Commun., Vol. 240, P. 41-45 (2016)

126. Тужилкин М.С., Беспалова П.Г., Мишин М.В., Колесников И.Е., Карабешкин К.В., Карасев П.А., Титов А.И. Формирование наночастиц Au и особенности травления подложки Si после облучения атомарными и молекулярными ионами // ФТП, 2020, Т. 54, Вып. 1, С. 90-96.

127. Cahill, D.G. Nanoscale thermal transport / D.G. Cahill, W.K. Ford, K.E. Goodson, G.D. Mahan, A. Majumdar, H.J. Maris, R. Merlin, S.R. Phillpot // J. Appl. Phys. - 2003. -Vol. 93, No2. - P. 793-818. 282. DOI: 10. 1063/1.1524305.

128. Халатников, И.М. Введение в теорию сверхтекучести / И.М. Халатников. - М.: Наука, 1965. - 158 с.

129. Stoner, R.J. Kapitza conductance and heat flow between solids at temperatures from 50 to 300 K / R.J. Stoner, H.J. Maris // Phys. Rev. B. - 1993. - Vol. 48, No 22. - P. 1637316387. DOI: 10.1103/physrevb. 48.16373.

130. Мейлахс, А.П. Неравновесная функция распределения при тепловом потоке вблизи границы двух кристаллов / А.П. Мейлахс // ФТТ. - 2015. - Т. 57, Вып. 1. - С. 140-144.

131. Chuvilin, A.L.; Kuznetsov, V.L.; Obraztsov, A.N. Chiral carbon nanoscrolls with a polygonal cross-section. Carbon 2009, 47, 3099-3105. DOI: 10.1016/j.carbon.2009.07.024.

132. Kleshch, V.I.; Bandurin, D.A.; Serbun, P.; Ismagilov, R.R.; Lützenkirchen-Hecht, D.; Müller, G.; Obraztsov, A.N. Field electron emission from CVD nanocarbon films containing scrolled graphene structures. Phys. Status Solidi B 2018, 255, 1700270. DOI: 10.1002/pssb.201700270.

133. Ahsan Kaleem, Shazia Bashir, Mahreen Akram, Khaliq Mahmood, Rizwan Amir, Munim Sarwar, Adnan Tariq, Carbon ion irradiation effects on surface modifications and field emission properties of molybdenum. Appl. Phys. A 128, 561 (2022). https://doi.org/10.1007/s00339-022-05679-7

134. Батурин, А.С. Внедрение щелочноземельного металла в структуру графита с целью снижения работы выхода / А.С. Батурин, К.Н. Никольский, А.И. Князев, Р.Г. Чесов, Е.П. Шешин // ЖТФ. - 2004. - T. 74, Вып. 3. - С. 62-64.

135. Суздальцев, С.Ю. Микротопография и автоэмиссионные свойства углеродных пленок, полученных в плазме микроволнового газового разряда / С.Ю. Суздальцев, Р.К. Яфаров // ФТТ. - 2004. - T. 46, Вып. 2. - C. 367-371.

136. Симонов, С.В. Влияние легирующей примеси на электронные свойства поверхности углеродных пленок / С.В. Симонов, С.Ю. Суздальцев, Р.К. Яфаров // Письма в ЖТФ. - 2002. - Т. 28, Вып. 14. - С. 54-58.

137. Michael M. Slepchenkov, Igor S. Nefedov, and Olga E. Glukhova, Controlling the Electronic Properties of a Nanoporous Carbon Surface by Modifying the Pores with Alkali Metal Atoms // Materials 2020, 13(3), 610; https://doi.org/10.3390/ma13030610

138. Баскин, Л.М. Влияние глубоких центров захвата на эмиссионную способность широкозонных полупроводниковых автокатодов / Л.М. Баскин, Н.В. Егоров, В.Э. Птицын, Г.Н. Фурсей // Письма в ЖТФ. - 1979. - Т. 5, Вып. 22. - С. 1345-1348.

139. Баскин, Л.М. Влияние дипольных структур на полевую эмиссию широкозонных полупроводниковых катодов / Л.М. Баскин, П. Нейттаанмяки, Б.А. Пламеневский // ЖТФ. - 2010. - Т. 80, Вып. 12. - С. 86-89.

140. Яфаров, Р.К. Получение наноалмазных композиционных материалов в плазме микроволнового газового разряда низкого давления / Р.К. Яфаров // ЖТФ. - 2006.

- Т.76, Вып. 1. - С. 42-48.

141. Гладкий, А.Н. Влияние технологических параметров на структуру и морфологию поверхности углеродных пленок / А.Н. Гладкий, С.Ю. Суздальцев, Р.К. Яфаров // ЖТФ. - 2000. - Т. 70, Вып. 5. - С. 133-135.

142. Алехин, А.А. Тонкая структура углеводородных пленок, полученных в плазме микроволнового газового разряда низкого давления / А.А. Алехин, С.Ю. Суздальцев, Р.К. Яфаров // Письма в ЖТФ. - 2003. - Т. 29, Вып. 15. - С. 73-79.

143. Образцов, А.Н. Регибридизация атомных орбиталей и полевая эмиссия электронов из наноструктурированного углерода / А.Н. Образцов, А.П. Волков, А.И. Боронин, С.В. Кощеев // ЖЭТФ. - 2001. - Т. 120, Вып. 4(10). - С. 970-978.

144. Obraztsov, A.N. A nano-graphite cold cathode for an energy-efficient cathodoluminescent light source / A.N. Obraztsov, V.I. Kleshch, E.A. Smolnikova // Beilstain J. Nanotechnol. - 2013. - Vol. 4. - P. 493-500.

145. Захидов, Ал.А. Механизм низковольтной эмиссии электронов из наноуглеродных материалов / Ал.А. Захидов, А.Н. Образцов, А.П. Волков, Д.А. Ляшенко // ЖЭТФ.

- 2005. - Т. 127, Вып. 1. - С. 100-106.

146. Georgy Fursey, Pavel Konorov, Boris Pavlov and Adil Yafyasov, Dimensional Quantization and the Resonance Concept of the Low-Threshold Field Emission // Electronics 2015, 4, 1101-1108; doi:10.3390/electronics4041101

147. A. V. Arkhipov; P. G. Gabdullin "Fine Structure" of Emission I-V Characteristics of Nanodispersed Films // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures, Volume 19, Issue 1 & 2 January 2011 , pages 81 - 85.

148. Tsang, W.M. Negative differential conductance observed in electron field emission from band gap modulated amorphous-carbon nanolayers / W.M. Tsang, S.J. Henley, V. Stolojan, S.R.P. Silva // Appl. Phys. Lett. - 2006. - Vol. 89, No 19. - 193103.

149. Tordjman, M. Temperature dependence of reversible switch-memory in electron field emission from ultrananocrystalline diamond / M. Tordjman, A. Bolker, C. Saguy, R. Kalish // Appl. Phys. Lett. - 2012. - Vol. 101, No 17. - 173116.

150. Litovchenko, V. Quantum-size resonance tunneling in the field emission phenomenon / V. Litovchenko, A. Evtukh, Yu. Kryuchenko, N. Goncharuk, O. Yilmazoglu, K. Mutamba, H.L. Hartnagel, D. Pavlidis // J. Appl. Phys. - 2004. - Vol. 96, No 1. - P. 867-877.

151. Yilmazoglu, O. Monochromatic electron-emission from planar AlN/GaN multilayers with carbon nanotube gate electrode / O. Yilmazoglu, L. Considine, R. Joshi, H. Mimura, D. Pavlidis, H.L. Hartnagel, J.J. Schneider, A. Evtukh, M. Semenenko, V. Litovchenko. // J. Vac. Sci. Technol. B. - 2012. - Vol. 30, No 4. - 042203.

152. Victor I. Kleshch, Vitali Porshyn, Dirk Lutzenkirchen-Hecht, Alexander N. Obraztsov, Coulomb blockade and quantum confinement in field electron emission from heterostructured nanotips // Phys. Rev. B 102, 235437 (31 December 2020); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.235437

153. Jarvis, D.J. Resonant tunneling and extreme brightness from diamond field emitters and carbon nanotubes / J.D. Jarvis, H.L. Andrews, B. Ivanov, C.L. Stewart, N. de Jonge, E.C. Heeres, W.-P. Kang, Y.-M. Wong, J.L. Davidson, C.A. Brau // J. Appl. Phys. -2010. - Vol. 108, No 9. - 094322.

154. Purohit, V.S.; Hise, A.B.; Dey, S.; More, M.A.; Dharmadhikari, C.V.; Joag, D.S.; Pasricha, R.; Bhoraskar, S.V. Scanning tunneling microscopic and field emission microscopic studies of nanostructured molybdenum film synthesized by electron

cyclotron resonance plasma. Vacuum 2009, 83, 435-443. DOI: 10.1016/j.vacuum.2008.04.077.

155. Purohit, V.; Mazumder, B.; Bhise, A.B.; Poddar, P.; Joag, D.S.; Bhoraskar, S.V. Field emission studies of silver nanoparticles synthesized by electron cyclotron resonance plasma. Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 7184-7189. DOI: 10.1016/j.apsusc.2011.03.088.

156. Negishi, N.; Chuman, T.; Iwasaki, S.; Yoshikawa, T.; Ito, H.; Ogasawara, K. High efficiency electron-emission in Pt/SiOx/Si/Al structure. Jpn. J. Appl. Phys. 1997, 36, L939-L941. DOI: 10.1143/jjap.36.l939.

157. A. J. Nozik, Spectroscopy and hot electron relaxation dynamics in semiconductor quantum wells and quantum dots / A. J. Nozik // Annu. Rev. Phys. Chem., 2001, Vol. 52, P. 193-231. DOI: 10.1146/annurev.physchem.52.1.193.

158. Anshu Pandey, Slow Electron Cooling in Colloidal Quantum Dots / Anshu Pandey, Philippe Guyot-Sionnest // Science, 2008, Vol. 322, No. 5903, P. 929-932. DOI: 10.1126/science.1159832.

159. T. Inoshita. Electron-phonon interaction and the so-called phonon bottleneck effect in semiconductor quantum dots / T. Inoshita, H. Sakaki // Physica B: Condensed Matter, 1996, Vol. 227, Issues 1-4, P. 373-377. DOI: 10.1103/PhysRevB.70.035318.

160. H. Benisty. Reduced electron-phonon relaxation rates in quantum-box systems: Theoretical analysis / H. Benisty // Phys. Rev. B, 1995, Vol. 51, N. 19, P. 13281-13293.

161. Arbouet, A.; Voisin, C.; Christofilos, D.; Langot, P.; Del Fatti, N.; Vallée, F.; Lermé, J.; Celep, G.; Cottancin, E.; Gaudry, M.; Pellarin, M.; Broyer, M.; Maillard, M.; Pileni, M.P.; Treguer, M. Electron-phonon scattering in metal clusters. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 177401. DOI: 10.1103/PhysRevLett.90.177401.

162. Mongin, D.; Maioli, P.; Burgin, J.; Langot, P.; Cottancin, E.; D'Addato, S.; Canut, B.; Treguer, M.; Crut, A.; Vallée, F.; Del Fatti, N. Ultrafast electron-lattice thermalization in copper and other noble metal nanoparticles. J. Phys. Condens. Matter 2019, 31, 084001. DOI: 10.1088/1361-648X/aaf7eb.

163. Zhu, S.; Song, Y.; Zhao, X.; Shao, J.; Zhang, J.; Yang, B. The photoluminescence mechanism in carbon dots (graphene quantum dots, carbon nanodots, and polymer dots): Current state and future perspective. Nano Res. 2015, 8, 355-381. DOI: 10.1007/s12274-014-0644-3.

164. Fatimy, A.E.; Myers-Ward, R.L.; Boyd, A.K.; Daniels, K.M.; Gaskill, D.K.; Barbara, P. Epitaxial graphene quantum dots for high-performance terahertz bolometers. Nature Nanotech. 2016, 11, 335-338. DOI: 10.1038/NNANO.2015.303.

165. Kalathingal, V.; Dawson, P.; Mitra, J. Scanning tunnelling microscope light emission: Finite temperature current noise and over cut-off emission. Sci. Rep. 2017, 7, 3530. DOI: 10.1038/s41598-017-03766-x.

166. Liu, J. G.; Zhang, H.; Link, S.; Nordlander, P. Relaxation of plasmon-induced hot carriers. ACS Photonics 2018, 5, 2584-2595. DOI: 10.1021/acsphotonics.7b0088.

167. Borziak, P.G.; Kulyupin, Y.A. Investigations of discontinuous metal films in the U.S.S.R. Thin Solid Films 1977, 44, 1-19. DOI: 10.1016/0040-6090(77)90023-2.

168. Maity, S.; Bain, D.; Bhattacharyya, K.; Das, S.; Bera, R.; Jana, B.; Paramanik, B.; Datta, A.; Patra, A. Ultrafast relaxation dynamics of luminescent copper nanoclusters (Cu7L3) and efficient electron transfer to functionalized reduced graphene oxide. J. Phys. Chem. C 2018, 122, 13354-13362. DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b09959.

169. C. Dames, and G. Chen, Theoretical phonon thermal conductivity of Si/Ge superlattice nanowires // Journal of Applied Physics, 2004, Vol. 95(2), pp. 682-693; doi: 10.1063/1.1631734