Введение
Глава 1. Аналитический обзор: состояние вопроса, анализ и решение проблемы 12
1.1 Углеродные наноматериалы 12
1.1.1 Фуллерен 12
1.1.2 Графен 14
1.1.3 Углеродные нанотрубки 16
1.1.4 Углеродные нановолокна 18
1.2 Методы формирования углеродных наноструктур 18
1.2.1 Метод дугового разряда 19
1.2.2 Лазерно-термический метод 22
1.2.3 Методы газофазного осаждения
1.2.3.1 Химическое осаждение из газовой фазы (CVD) 24
1.2.3.2 Плазмостимулированное осаждение из газовой фазы (PECVD) 27
1.3 Применение углеродных наноструктур в современных устройствах
микроэлектроники 40
1.3.1 Суперконденсаторы на основе углеродных наноматериалов 40
1.3.2 МИМ-конденсаторы на основе углеродных наноструктур 47
1.3.3 Углеродные эмиссионные структуры 50
Выводы по главе 1 52
Глава 2. Экспериментальные исследования: формирование углеродных наноструктур, используемые методики, технологии и оборудование 54
2.1 Установка для формирования углеродных наноструктур в виде
столбиков, лепестков и структурированной пленки 54
2.1.1 Основные принципы работы установки триодного ионно-плазменого распыления 54
2.1.2 Конструктивное усовершенствование установки триодного ионно-плазменого распыления 56
2.2 Методика формирования углеродных наноструктур
2.2.1 Углеродная структурированная пленка 64
2.2.2 Углеродные наностолбики 65
2.2.3 Углеродные лепестки
2.3 Методика предварительной подготовки кремниевых подложек перед формированием углеродных наноструктур 68
2.4 Методики исследования морфологии, структуры и свойств углеродных наноструктур 69
2.5 Методики исследования фазового состава и структуры углеродных наноматериалов 74
2.6 Методика формирования проводящих и диэлектрических слоев 76
2.7 Методика измерения профилей кремниевых пластин для исследования механических напряжений 80
2.8 Методика измерения эмиссионных характеристик углеродных наноструктур
2.8.1 Измерение эмиссионных характеристик углеродных столбиков в вакууме 82
2.8.2 Измерение эмиссионных характеристик углеродных столбиков на воздухе 84
2.9 Методика измерения конденсаторных структур на основе
углеродных столбиков 84
Выводы по главе 2 85
Глава 3. Изучение структурных и электрофизических свойств углеродных наноструктур в виде столбиков и лепестков 87
3.1 Углеродная наноструктура в виде столбиков 87
3.1.1 Спектроскопия комбинационного рассеяния 87
3.1.2 Электрофизические свойства 90
3.1.3 Рентгеновская дифрактометрия 91
3.1.4 Исследование структурных особенностей углеродного массива столбиков 93
3.1.5 Эмиссионные свойства 95
3.2 Углеродная наноструктура в виде лепестков 100
3.2.1 Исследование структурных особенностей углеродных лепестков 100
3.2.2 Электрофизические свойства 102
3.2.3 Спектроскопия комбинационного рассеяния
Выводы по главе 3 104
Глава 4. Кинетика роста углеродных наностолбиков. Феноменологическое описание модели их роста 106
4.1 Изучение кинетики роста углеродных столбиков 106
4.1.1 Рост углеродных наностолбиков в зависимости от времени процесса их осаждения 106
4.1.2 Рост углеродных наностолбиков в зависимости от плотности ионного тока 110
4.2 Феноменологическое описание модели роста углеродной структуры в виде столбиков 112
Выводы по главе 4 120
Глава 5. Применение углеродных столбиков в эмиссионных и конденсаторных структурах 121
5.1 Планарный конденсатор на основе углеродных наноструктур в виде столбиков 121
5.1.1 Расчет и моделирование возможных емкостных характеристик конденсатора 122
5.1.2 Методика формирования конденсаторной структуры на основе углеродных наностолбиков 128
5.1.3 Лабораторное испытание образцов планарных конденсаторов на основе углеродных столбиков 131
5.2 Автоэмиссионный интегральный диод с накладным углеродным эмиттером 136
5.2.1 Методика формирования углеродной эмиссионной структуры 136
5.2.2 Исследование характеристик автоэмиссионного диода с накладным эмиттером на основе углеродных столбиков 139
Выводы по главе 5 140
Основные результаты и выводы 141
Список цитируемой литературы .
