Введение
Глава 1. Литературный обзор 12
1.1. Автоэлектронная эмиссия 12
1.2. Автоэлектронная эмиссия из углеродных нанотрубок 15
1.3. Каталитический CVD-синтез массивов ориентированных УНТ 18
1.4. Модификация массивов УНТ для автоэмиссионных применений 25
1.4.1. Структурирование массивов УНТ 25
1.4.1.1. Литографические методы структурирования 26
1.4.1.2. Структурирование массивов методом лазерного профилирования 27
1.4.2. Влияние плазменной обработки на структуру УНТ 28
1.5. Факторы, влияющие на деградацию катода на основе массивов УНТ при протекании автоэмиссионного тока 31
1.6. Применение катодов на основе УНТ 34
1.7. Заключение и постановка задачи 35
Глава 2. Экспериментальная часть 37
2.1. Синтез массивов ориентированных УНТ 37
2.1.1. Описание CVD-реактора 37
2.1.2. Модернизация установки CVD: внедрение системы контроля роста массивов УНТ в режиме реального времени. 39
2.1.3. Этапы подготовки и проведение синтеза массивов УНТ на CVD-установке 41
2.2. Модификация ориентированных массивов УНТ 42
2.2.1. Термическое вакуумное напыление металла 43
2.2.2. Магнетронное напыление металла 44
2.2.3. Лазерное профилирование массивов УНТ 45
2.2.4. Обработка массивов УНТ водородной плазмой 47
2.3. Методы характеризации 48
2.3.1. Растровая электронная микроскопия 48
2.3.2. Просвечивающая электронная микроскопия 49
2.3.3. Спектроскопия комбинационного рассеяния света 49
2.3.4. Рентгеновская и рентгеноэлектронная спектроскопия 50
2.3.5. Оптический спектрофотометр 51
2.4. Измерение автоэмиссионных свойств 51
2.4.1. Одноэлектродная установка измерения автоэлектронной эмиссии со смотровым окном 51
2.4.2. Двухэлектродная установка измерения автоэлектронной эмиссии 54
Заключение к главе 2 56
Глава 3. Результаты и их обсуждение 57
3.1. CVD-синтез массивов УНТ 57
3.1.1. Влияние параметров CVD-синтеза на рост массивов УНТ 57
3.1.2. Определение скорости роста массивов УНТ в режиме реального времени с помощью системы фотографической регистрации. 60
3.1.3. Характеризация полученных структур 63
3.1.4. Механизм формирования массивов УНТ 65
3.2. Автоэлектронная эмиссия массивов УНТ 67
3.3. Влияние модификации массивов УНТ на автоэмиссионные свойства 70
3.3.1. Структурирование массивов УНТ методом теневой литографии 70
3.3.1.1. CVD-синтез структурированных массивов УНТ 71
3.3.1.2. Автоэмиссионные свойства структурированных массивов УНТ 80
3.3.2. Профилирование поверхности массива углеродных нанотрубок ИК-лазером 83
3.3.2.1. Выбор длины волны лазера 83
3.3.2.2. Структура и автоэмиссионные свойства катодов из профилированных массивов УНТ 84
3.3.2.3. Влияние мощности лазера на структуру профилированного массива УНТ 86
3.3.2.4.Исследование влияния размера столбика из массива УНТ на автоэмиссионные характеристики катодов 94
3.3.2.5. Влияние длительного тестирования профилированных массивов УНТ в условиях технического вакуума 99
3.3.3. Исследование влияния водородной плазмы на массив УНТ 104
3.3.3.1. Влияние мощности накачки водородной плазмы на структуру массивов УНТ 105
3.3.3.2. Влияние длительной обработки водородной плазмой на структуру массивов УНТ 108
3.3.3.3. Характеризация структуры массивов УНТ после обработки водородной плазмой 109
3.3.3.4. Автоэмиссионные свойства массивов УНТ после обработки водородной плазмой 115
Заключение 116
Выводы 118
Список литературы 119
Благодарности 134
