Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Полевая десорбционная микроскопия полевых электронных эмиттеров с углеродным покрытием

Д.П. Бернацкий, В.Г. Павлов

ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.025

Краткое сообщение

Аннотация: Полевые электронные эмиттеры в форме металлического острия с пленкой углерода на поверхности обладают рядом перспективных эксплуатационных свойств. Характеристики эмиттера зависят от фазового состава, толщины и однородности пленки. Определение параметров пленок толщиной в один или несколько моноатомных слоев представляет определённые трудности. В данной работе образование и характеристики углеродных наноструктур на поверхности полевых эмиттеров из иридия и рения исследуются с помощью полевой десорбционной микроскопии непрерывного режима. На полевых десорбционных изображениях области углеродных наноструктур проявляются в виде локальных вспышек (лавинообразная десорбция). При покадровом анализе видеозаписей вспышек обнаружено несколько стадий формирования вспышек и выявлены различия в протекании десорбции с углеродных наноструктур на иридии и на рении. Обнаруженные различия объясняются образованием на иридии однослойного,на рении многослойного графена. Десорбционные изображения выявляют неоднородности и локальные различия толщины пленки. Показано, что полевая десорбционная микроскопия непрерывного режима позволяет определять закономерности формирования полевых десорбционных изображений различных углеродных наноструктур, в частности, однослойного и многослойного графена на поверхности полевого эмиттера, и проводить диагностику поверхности после науглероживания и контролировать однородность получаемого покрытия. Получаемые данные полезны для разработки технологии эффективных полевых электронных эмиттеров.

Ключевые слова: полевая десорбция, углерод, наноструктуры, рений, иридий, полевые эмиттеры

  • Бернацкий Дмитрий Петрович – д.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»
  • Павлов Виктор Георгиевич – д.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»

Ссылка на статью:

Бернацкий, Д.П. Полевая десорбционная микроскопия полевых электронных эмиттеров с углеродным покрытием / Д.П. Бернацкий, В.Г. Павлов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. 25-31. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.025.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Nanofabrication using focused ion and electron. Principles and applications / ed. by I. Utke, S. Moshkalev, P. Russell. – Oxford: Oxford University Press, 2012. – 380 p.
2. Williams, D.B. Electron Sources / D.B. Williams, C.B. Carter // In book: Transmission Electron Microscopy. A Textbook for Materials Science. – Boston, Springer, 2012. – Ch. 5. – P. 73-89. DOI: 10.1007/978-0-387-76501-3_5.
3. Alyamani, A. FE-SEM characterization of some nanomaterial / A. Alyamani, O. Lemine // In: Scanning electron microscopy; ed. V. Kazmiruk. . – Rijeka, Croatia: Intech, 2012. – P. 463-472. DOI: 10.5772/34361.
4. Forbes, R.G. Low-macroscopic-field electron emission from carbon films and other electrically nanostructured heterogeneous materials: hypotheses about emission mechanism / R.G. Forbes // Solid-State Electronics. – 2001. – V. 45. – I. 6. – P. 779-808. DOI: 10.1016/S0038-1101(00)00208-2.
5. Xu, N.S. Novel cold cathode materials and applications / N.S. Xu, S.E. Huq // Materials Science and Engineering: R: Reports. – 2005. – V. 48. – I. 2-5. – P. 47-189. DOI: 10.1016/j.mser.2004.12.001.
6. Liu, J. Graphene electron cannon: High-current edge emission from aligned graphene sheets / J. Liu, B. Zeng, W. Wang et al. // Applied Physics Letters. – 2014. – V. 104. – I. 2. – P. 023101-1-023101-4. DOI: 10.1063/1.4861611.
7. Pandey, S. Improved electron field emission from morphologically disordered monolayer grapheme / S. Pandey, P. Rai, S. Patole et al. // Applied Physics Letters. – 2012. – V. 100 – I. 4. – Р. 043104-1-043104-4. DOI: 10.1063/1.3679135.
8. Соминский Г.Г. Многострийные кольцевые полевые эмиттеры с защитными металл-фуллереновыми покрытиями / Г.Г. Соминский, Т.А. Тумарева, Е.П. Тарадаев и др. // Журнал технической физики. – 2019. – Т. 89 – Вып. 2 – C. 302-305. DOI: 10.21883/JTF.2019.02.47086.124-18.
9. Muller, E.W. Field ion microscopy, field ionization and field evaporation / E.W. Muller, T.T. Tsong // Progress in Surface Science. – 1974. – V. 4. – 139 p. DOI: 10.1016/S0079-6816(74)80005-5.
10. Бернацкий, Д.П. Исследование поверхности твердого тела методом полевой десорбционной микроскопии непрерывного действия / Д.П. Бернацкий, В.Г. Павлов // Известия РАН. Серия физическая. – 2009. – Т. 73. – № 5. – С. 713-715.
11. Suchorski, Y. Field ion and field desorption microscopy: principles and applications / Y. Suchorski // In: Surface Science Tools for Nanomaterials Characterization; ed. by C.S.S.R. Kumar. – Berlin, Heidelberg: Springer, 2015. – P. 227-272. DOI: 10.1007/978-3-662-44551-8_7.
12. Rut’kov, E.V. Equilibrium nucleation, growth and thermal stability of graphene on solids / E.V. Rut’kov, N.R. Gall // In: Physics and applications of grapheme – Experiments; ed. by S. Mikhailov. – Rijeka, Croatia: InTech, 2011. – P. 209-292. DOI: 10.5772/14999.
13. Рутьков, Е.В. Определяющее влияние периметра островков на фазовые равновесия в системе графен−металл с растворенным в объеме углеродом / Е.В. Рутьков, Н.Р. Галль // Физика твердого тела. – 2020. – Т. 62. – Вып. 3. – С. 508-513. DOI: 10.21883/FTT.2020.03.49020.615.
14. Rut’kov, E.V. Intercalation of graphene films on metals with atoms and molecules / E.V. Rut’kov, N.R. Gall // In: Physics and applications of grapheme – Experiments; ed. by S. Mikhailov. – Rijeka, Croatia: InTech, 2011. – P. 293-326. DOI: 10.5772/15362.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒