Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2026, выпуск 3 » Статья стр. 533
<<<
Предел плотности тока для многоэмиттерных холодных катодов на основе углеродных наноструктур с высоким аспектным отношением
Российский научный фонд, 25-72-31032
Клещ В.И.1,2, Логинов А.Б.1, Исмагилов Р.Р.1,2, Образцов А.Н.1,2
1Физический факультет, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
2Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта, Калининград, Россия
Email: klesch@polly.phys.msu.ru
Поступила в редакцию: 25 февраля 2026 г.
В окончательной редакции: 16 марта 2026 г.
Принята к печати: 16 марта 2026 г.
Выставление онлайн: 22 апреля 2026 г.
PDF версия
Представлены результаты экспериментального и теоретического исследования характеристик многоэмиттерных холодных катодов на основе углеродных наноструктур с высоким аспектным отношением. Проведено сравнительное исследование вольт-амперных характеристик и эмиссионных картин для автокатодов на основе углеродных нанотрубок и нанографитных пленок, содержащих углеродные наносвитки. Методом конечных элементов выполнено численное моделирование распределения электрического поля в массиве эмиттеров и исследованы зависимости коэффициента усиления поля и плотности тока от параметров массива. На основе анализа экспериментальных и расчетных данных установлено, что предельное значение средней плотности тока для рассматриваемого класса катодов составляет порядка 1 A/cm2 и определяется максимально достижимыми значениями локальной плотности тока автоэлектронной эмиссии (108 A/cm2) и напряженности поля в вакуумном промежутке (20-50 V/μm). Обсуждаются сравнительные характеристики наноуглеродных катодов, а также возможные пути создания катодов, обеспечивающих получение токов, превышающих установленное предельное значение. Ключевые слова: автоэлектронная эмиссия, полевые катоды, углеродные нанотрубки, нанографитные пленки, вакуумная электроника.
  1. Г.Н. Фурсей. Автоэлектронная эмиссия. Лань, СПб (2012)
  2. N. Dwivedi, C. Dhand, J.D. Carey, E.C. Anderson, R. Kumar, A.K. Srivastava, H.K. Malik, M.S.M. Saifullah, S. Kumar, R. Lakshminarayanan, S. Ramakrishna, C.S. Bhatia, A. Danner. J. Mater. Chem. C 9, 8, 2620 (2021)
  3. Y. Saito. Nanostructured Carbon Electron Emitters and Their Applications. CRC Press (2022)
  4. В.И. Шестеркин. Радиотехника и электроника 65, 1, 3 (2020). [V.I. Shesterkin. J. Commun. Technol. Electron 5, 1, 1 (2020). https://doi.org/10.1134/S1064226920010040]
  5. J. Li, Y. Tu, D. Ma, Y. Yang. Nanomater. 15, 18, 1403 (2025)
  6. C.A. Spindt. J. Appl. Phys. 39, 7, 3504 (1968)
  7. C.A. Spindt, C.E. Holland, A. Rosengreen, I. Brodie. IEEE Trans. Electron Devices 38, 10, 2355 (1991)
  8. P. Groning, P. Ruffieux, L. Schlapbach, O. Groning. Adv. Eng. Mater. 5, 8, 541 (2003)
  9. J.-M. Bonard, M. Croci, I. Arfaoui, O. Noury, D. Sarangi, A. Ch\^atelain. Diamond \& Related Mater. 11, 3-6, 763 (2002)
  10. Y. Saito. Carbon Nanotube and Related Field Emitters: Fundamentals and Applications. John Wiley \& Sons (2010)
  11. Н.О. Сковородников, С.А. Малыхин, Ф.Т. Туякова, Р.Р. Исмагилов, А.Н. Образцов. Кристаллография 60, 4, 634 (2015). [N.O. Skovorodnikov, S.A. Malykhin, F.T. Tuyakova, R.R. Ismagilov, A.N. Obraztsov. Crystallogr. Rep. 60, 4, 578 (2015).]
  12. А.Г. Насибулин, С.Д. Шандаков, М.Ю. Тиммерманс, Э.И. Кауппинен. Успехи химии 80, 8, 805 (2011). [A.G. Nasibulin, S.D. Shandakov, M.Yu. Timmermans, E.I. Kauppinen. Russ. Chem. Rev. 80, 8, 771 (2011).]
  13. A.L. Chuvilin, V.L. Kuznetsov, A.N. Obraztsov. Carbon 47, 13, 3099 (2009)
  14. V.I. Kleshch, R.R. Ismagilov, V.V. Mukhin, A.S. Orekhov, A.S. Filatyev, A.N. Obraztsov. Nanotechnol. 33, 41, 415201 (2022)
  15. А.А. Захидов, А.Н. Образцов, А.П. Волков, Д.А. Ляшенко. ЖЭТФ 124, 6, 1391 (2003). [A.A. Zakhidov, A.N. Obraztsov, A.P. Volkov, D.A. Lyashenko. JETP 97, 6, 1240 (2003).]
  16. М. Елинсон, Г. Васильев. Автоэлектронная эмиссия. ГИФМЛ, М. (1958)
  17. T. Takahashi, H. Tokailin, T. Sagawa. Phys. Rev. B 32, 12, 8317 (1985)
  18. I.V. Obronov, V.I. Kleshch, E.A. Smolnikova, D.A. Bandurin, A.N. Obraztsov. J. Nanoelectron. Optoelectron. 8, 1, 71 (2013)
  19. V.I. Kleshch, D.A. Bandurin, P. Serbun, R.R. Ismagilov, D. Lutzenkirchen-Hecht, G. Muller, A.N. Obraztsov. Physica Status Solidi B 255, 1, 1700270 (2018)
  20. V.I. Kleshch, A.N. Obraztsov, E.D. Obraztsova. Fullerenes Nanotubes \& Carbon Nanostruct. 16, 5-6, 384 (2008)
  21. L. Nilsson, O. Groening, C. Emmenegger, O. Kuettel, E. Schaller, L. Schlapbach, H. Kind, J.-M. Bonard, K. Kern. Appl. Phys. Lett. 76, 15, 2071 (2000)
  22. A. Chatziafratis, G. Fikioris, J. Xanthakis. Proc. Royal Soc. A 474, 2214, 20170692 (2018)
  23. A.A. Patterson, A.I. Akinwande. J. Appl. Phys. 117, 17, 174311 (2015)
  24. V. Pimonov, F. Panciera, G. Rouille, C. Weng, S. Perisanu, C.S. Cojocaru, H. Taoum, C. Wei, S. Barranco Carceles, V.A. Verdugo-Gutierrez, I. Aguili, J.F. Sivignon, N. Blanchard, P. Legagneux, S.T. Purcell, A. Ayari, P. Vincent. J. Vacuum Sci. Technol. B 43, 4, 043202 (2025)
  25. V. Kleshch, P. Zestanakis, J. Xanthakis. Appl. Surf. Sci. 623, 156990 (2023)
  26. R. Little, S. Smith. IEEE Trans. Electron Devices 12, 2, 77 (1965)
  27. F.W. Peek. Proc. Am. Institute of Electrical Engineers 30, 7, 1485 (1911)
  28. R.V. Latham. High Voltage Vacuum Insulation. Academic Press, Cambridge (1995)
  29. Н.Д. Моргулис. УФН 28, 2, 202 (1946)
  30. G. Meng, Y. Li, R.A. Koitermaa, V. Zadin, Y. Cheng, A. Kyritsakis. Phys. Rev. Lett. 132, 17, 176201 (2024)
  31. A. Pascale-Hamri, S. Perisanu, A. Derouet, C. Journet, P. Vincent, A. Ayari, S.T. Purcell. Phys. Rev. Lett. 112, 12, 126805 (2014)
  32. V.I. Kleshch, V. Porshyn, A.S. Orekhov, A.S. Orekhov, D. Lutzenkirchen-Hecht, A.N. Obraztsov. Carbon 171, 154 (2021)
  33. J.-M. Bonard, F. Maier, T. Stockli, A. Ch\^a telain, W.A. de Heer, J.-P. Salvetat, L. Forro. Ultramicroscopy 73, 1-4, 7 (1998)
  34. Z.L. Wang, R.P. Gao, W.A. de Heer, P. Poncharal. Appl. Phys. Lett. 80, 5, 856 (2002)
  35. G.S. Bocharov, A.V. Eletskii, A.V. Korshakov. Rev. Adv. Mater. Sci. 5, 4, 371 (2003)
  36. Н.В. Егоров, Е.П. Шешин, Автоэлектронная эмиссия. Принципы и приборы. Издательский дом "Интеллект", Долгопрудный (2011)
  37. I.V. Novikov, D.V. Krasnikov, I.H. Lee, E.E. Agafonova, S.I. Serebrennikova, Y. Lee, S. Kim, J.S. Nam, V.A. Kondrashov, J. Han, I.I. Rakov, A.G. Nasibulin, I. Jeon. Adv. Mater. 37, 26, e2413777 (2025)
  38. J. Zhao, Z. Li, M.T. Cole, A. Wang, X. Guo, X. Liu, W. Lyu, H. Teng, Y. Qv, G. Liu, K. Chen, S. Zhou, J. Xiao, Y. Li, Q. Dai. Nanomater. 11, 12, 3244 (2021)
  39. C.M. Collins, R.J. Parmee, W.I. Milne, M.T. Cole. Adv. Sci. 3, 5, 1500318 (2016)
  40. V.I. Kleshch, R.R. Ismagilov, E.A. Smolnikova, E.A. Obraztsova, F.T. Tuyakova, A.N. Obraztsov. J. Nanophoton. 10, 1, 012509 (2016).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme