Провiднi наностержнi в АПВ плiвках, зумовленi трансформацiєю вуглецю
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe62.06.0526Ключові слова:
diamond-like carbon film, electron field emission, conductive nanorods, carbon nanotubeАнотація
Дослiджено вплив алмазоподiбних вуглецевих (АПВ) плiвок, осаджених на кремнiєвi вiстря при рiзних умовах на польову емiсiю електронiв. Пiд час осаджування сумiш азоту в газовiй камерi змiнювалась вiд 0 до 45%. Оцiнки величини роботи виходу досягали значень, менших вiд 1 еВ. Cпостерiгалось рiзке збiльшення струму емiсiї при великих значеннях електричного поля i зменшення бар’єра пiсля досягнення передпробiйних умов для АПВ плiвок на кремнiєвих вiстрях. При великiй густинi струму в результатi локального нагрiву алмазоподiбна sp3-фаза перетворюється в провiдну sp2-фазу. Внаслiдок цього в АПВ плiвках утворюються провiднi наноструктурованi канали. Дiаметр провiдних наноканалiв було оцiнено зi зменшення бар’єра пiсля досягнення передпробiйних умов i вiн змiнювався в дiапазонi вiд 5 до 25 нм. Наявнiсть таких наноканалiв в дiелектричнiй
матрицi приводить до локального зростання електричного поля i зменшення бар’єра для електронної польової емiсiї. Для пояснення експериментальних результатiв польової емiсiї, базуючись на трансформацiї алмазоподiбних плiвок i утвореннi провiдних наноканалiв, було розраховано змiну електронної спорiдненостi (x0) для вуглецевих структур з включеннями рiзної кiлькостi точкових дефектiв. Показано вплив регiбридизацiї зв’язкiв у рiзних вуглецевих структурах на електронну спорiдненiсть (x0) i вiдповiдно на роботу виходу. Утворення провiдних наноканалiв в АПВ плiвках дозволяє значно збiльшити польову емiсiю навiть для плоских поверхонь без гострiй. Отриманi результати можуть бути використанi для розробки високоефективних емiсiйних катодiв.
Посилання
V. Litovchenko, A. Evtukh. Vacuum nanoelectronics. In Handbook of Semiconductor Nanostructures and Nanodevices, V. 3. Spintronics and Nanoelectronics. Edited by A.A. Balandin, K.L. Wang (American Scientific Publishers, 2006) p. 153–234.
R.B. Marcus, T.S. Ravi, T. Gmitter, H.H. Busta, J.T. Niccum, K.K. Chin, D. Liu. Atomically sharp silicon and metal field emitters. IEEE Trans. Electron Devices 38, 2289 (1991).
D.W. Branston, D. Stephany. Field emission from metalcoated silicon tips. IEEE Trans. Electron Devices 38, 2329 (1991).
V.G. Litovchenko, A.A. Evtukh, R.I. Marchenko, N.I. Klyui, V.A. Semenovich. The enhanced field emission from microtips covered by ultrathin layers. J. Micromech. Microeng. 7, 1 (1997).
I. Brodie, C.A. Spindt. Vacuum microelectronics. Adv. Electron. Electron Phys. 83, 1 (1992).
J. Robertson. Structural models of a-C and a-C:H. Diamond Relat. Mater. 4, 297 (1995).
F. Demichelis, X.F. Rong, S. Schreiter, A. Tagliaferro, C. De Martino. Deposition and characterization of amorphous carbon nitride thin films. Diamond Relat. Mater. 4, 361 (1995).
N.I. Klyui, B.N. Romanyuk, V.G. Litovchenko, B.N. Skarban, V.A. Mitus, V.A. Semenovich, S.N. Dub. Nitrogendoped DLC-films: Correlation between optical and mechanical properties. J. Chem. Vapor Dep. 5 (4), 310 (1997).
R.G. Forbes. Low-macroscopic-field electron emission from carbon films and other electrically nanostructured heterogeneous materials: Hypotheses about emission mechanism. Solid State Electr. 45, 779 (2001).
O. Gr¨oning, O.M. K¨uttel, P. Gr¨oning, L. Schlapbach. Field emission from DLC films. Appl. Surf. Sci. 111, 135 (1997).
A.A. Evtukh, V.G. Litovchenko, N.I. Klyui, R.I. Marchenko, S.Yu. Kudzinovski. Properties of plasma enhanced chemical vapor deposition diamond-like carbon films as field electron emitters prepared in different regimes. J. Vac. Sci. Technol. B 17, 679 (1999).
V.G. Litovchenko, A.A. Evtukh, Yu.M. Litvin, M.I. Fedorchenko. The model of photo- and field electron emission from thin DLC films. Mater. Sci. Eng. A 353, 47 (2003).
J. Robertson. Diamond-like amorphous carbon. Mater. Sci. Eng. R 37, 129 (2002).
O. Gr¨oning, O.M. K¨uttel, P. Gr¨oning, L. Schlapbach. Field emitted electron energy distribution from nitrogencontaining diamondlike carbon. Appl. Phys. Lett. 71, 2253 (1997).
W.A. Harrison. Electronic Structure and the Properties of Solids (Freeman, 1980) [ISBN: 0486660214].
V. Litovchenko. Determination of the base parameters of semiconductor cubic crystals via the lattice constant. Ukr. J. Phys. 50, 1175 (2005).
V. Litovchenko, A. Kurchak, M. Strikha. The semi-empirical tight-binding model for carbon allotropes “between diamond and graphite”. J. Appl. Phys. 115, 243705 (2014).
V. Litovchenko. Analysis of the band structure of tetrahedral diamondlike crystals with valence bonds: Prediction of materials with superhigh hardness and negative electron affinity. Phys. Rev. B 65, 153108 (2002).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
