Реєстраційний номер
0212U006374,
0110U006288
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Дослідження та розробка автоемісійних катодів на основі регулярних ансамблів нанодротин кремнію в діелектричних матрицях та емісійних резонансно-тунельних структур.
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Євтух Анатолій Антонович,
Дата реєстрації
23-03-2012
Організація виконавець
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є.Лашкарьова НАН України
Опис етапу
Звіт подається в одному томі і складає 44 сторінки, у тому числі рисунків 9, таблиць 1, використаних джерел 48. Ключові слова: електронна польова емісія, кремнієві нанодроти, технологія, газотранспортні реакції, робота виходу, коефіцієнт підсилення електричного поля, ефективна площа емісії. Мета етапу: Дослідження фізичних процесів, що протікають при формуванні кремнієвих нанодротин та моделювання процесів електронної польової емісії з Si нанодротин. Була розроблена технологія отримання кремнієвих нанодротин (НД Si) методом газотранспортних реакцій. Визначено технологічні режими росту нанооб'єктів кремнію на напівпровідникових підкладках. Встановлено, що на кремнійовій підкладці з плівкою золота товщиною d 4-5 нм при значенні часу росту t=5 хв. осаджуються кристали з середнім діаметром ~ 50 - 60 нм і висотою ~ 100 - 200 нм. Збільшення часу вирощування нанооб'єктів у 2 рази привело до появи кристалів більшого діаметру ~70 - 110 нм. Проведено моделювання кінетики росту ниткоподібних кристалів кремнію методом газофазової епітаксії з урахуванням механізму росту пара-рідина-кристал. Враховуючи, що величина перенасичення становила 0,33, оцінено величину кінетичного коефіцієнту кристалізації ~ 3·10-6 см/c. Одержані величини - перенасичення, швидкість радіального росту, кінетичні коефіцієнти добре узгоджуються з літературними даними. На основі проведених експериментів можна відзначити такі закономірності вирощування нанодротин кремнію: 1) на першій стадії росту на підкладці утворюється полікристалічний шар товщиною приблизно 100; 2) на другій стадії відбувається ріст нанодротів. Зроблено припущення, що полікристалічний шар є засобом для створення високого локального пересичення в областях утворення нанодротин і таким чином є необхідною умовою виникнення нанодротин. Проведено моделювання фізичних процесів при електронній польовій емісії (ЕПЕ) з НД Si та запропоновані основні методи визначення емісійних параметрів. Запропоновано метод розрахунку параметрів емісійних ВАХ, який включає: 1) знаходження середнього значення ефективної площі емісії у вузьких інтервалах роботи виходу; 2) заміна складної експоненційної функції, яка є складовою рівняння Фаулера-Нордгейма поліномом 2-го порядку у рівнянні Ф-Н. Даний метод дозволяє значно спростити методику визначення параметрів ЕПЕ. Проведені розрахунки параметрів електронної польової емісії, на прикладі кремнієвих вістрів, вкритих ZnO плівкою, за допомогою двох методик, а саме порівнянням нахилів кривих до і після покриття тонкою плівкою та за допомогою теоретичних розрахунків у відповідності до запропонованої методики дали результати, із яких видно, що відхилення між результатами становить не більше ніж на 10%. Це вказує на порівняно високу точність визначення параметрів ЕПЕ при застосуванні запропонованої методики розрахунку параметрів із емісійних ВАХ. Запропонована оригінальна неруйнуюча методика визначення стабільності ЕПЕ з ВАХ, що базується на визначенні короткочасової нестабільності емісійного струму при ЕПЕ, аналізуючи спад середнього значеня струму в часі. Очевидно, що емісійні катоди, які проявляють низьку стабільність ЕПЕ при тривалих залежностях струму від часу (I=f(t)), мають також і більший розкид значень на емісійних ВАХ. Тому запропонована методика знижує вимоги до робочого устаткування і не руйнує досліджувані зразки.
Опис продукції
Автоемісійні (польові емісійні ) катоди на основі нанодротин кремнію з пониженою роботою виходу.
Автори роботи
Євтух Анатолій Антонович
Лісовський Ігор Петрович
Литовченко Володимир Григорович
Романюк Борис Миколайович
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
