Термическая устойчивость нанографитных плёнок | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Физика

Опубликовано в Молодой учёный №6 (17) июнь 2010 г.

Статья просмотрена: 25 раз

Библиографическое описание:

Хестанова Е. А. Термическая устойчивость нанографитных плёнок // Молодой ученый. — 2010. — №6. 8 — URL https://moluch.ru/archive/17/1746/ (дата обращения: 20.10.2018).

Одна из разновидностей наноуглеродных структур – графитные чешуйки – тонкие слои графита, толщиной в несколько нанометров, ориентированные перпендикулярно подложке [1]. На рисунке 1 приведено электронномикроскопическое изображение поверхности такой плёнки, состоящей из нанографитных чешуек.

Для образцов  нанографитных плёнок, полученных методом плазмохимического осаждения, характерна низковольтовая автоэлектронной эмиссия [2,3], что делает их крайне перспективными для создания электровакуумных приборов – холодных катодов. Технологический процесс производства таких приборов требует термической обработки при температурах порядка 400-4500С. Нагрев необходим для эффективной откачки остаточных газов и создания высокого вакуума в рабочей области катода. Однако воздействие температур на автоэмиссионные характеристики нанографитных плёнок оставалось неясным.

Нами было исследовано влияние нагрева нанографитных плёнок на автоэлектронную эмиссию. Нагрев проводился на воздухе в диапазоне температур от 300 до 8000С. В результате было установлено,  что эмиссионные свойства плёнок не претерпевают значительных изменений при воздействии вплоть до 6000С. При нагреве на 6200С, плёнка отслаивается от подложки, что делает измерения эмиссионного тока невозможным. Причиной отслоения является двухфазовый состав плёнки: кристаллические чешуйки и аморфный углерод, пролегающий между кристаллитами графита и подложкой. Так как кристаллическая фаза является более устойчивой по сравнению с аморфной, то кристаллические чешуйки остаются без значительных изменений, в то время как аморфный углерод сгорает.

Это подтверждается и термогравиметрическими исследованиями. Зависимость массы образца от температуры нагрева даёт информацию о количестве фаз в составе плёнки (количество ступеней на термограмме) и о температурах фазовых переходов. На рисунке 2 изображена термограмма нанографитной плёнки, где видны две ступени и соответствующие им температуры переходов: 620 и 7000С для аморфной и кристаллической фазы соответственно.

Таким образом, автоэмиссионные свойства нанографитных плёнок не претерпевают значительных изменений при нагреве до температур 6000С, что говорит об их применимости для создания холодных катодов в промышленных масштабах. 

Рис. 1 Электронномикроскопическое изображение поверхности нанографитной плёнки

Рис.2 Термограмма нанографитной плёнки

 


Литература:

1.        Ал.А. Захидов, А.Н. Образцов, А.П. Волков, Д.А. Ляшенко, ЖЭТФ, 2005, т. 127, с. 100-106.

2.        A.N. Obraztsov, V.I. Klesch, J. Nanoelectronics and Optoelectronics, 2009, v. 4, p. 207-219.

3.        A.N. Obraztsov, A.V. Turnina, E.A. Obraztsova, A.A. Zolotuhin, Carbon, 2008, v. 46, p. 963-968.

 

Основные термины (генерируются автоматически): Электронномикроскопическое изображение поверхности, кристаллическая фаза, аморфный углерод.


Похожие статьи

Исследование электрических свойств композитного углеродного...

Известно, что углеродные нити имеют сложную микроструктуру, их надмолекулярная структура включает фибриллярные образования с чередованием аморфных и кристаллических областей.

Получение и исследование свойств новых полупроводниковых...

Электронномикроскопические исследования позволили установить распределение каждого бинарного компонента системы ZnTe-CdSe между объемом и поверхностью кристаллических зерен другого компонента, взятого в избытке, определить средний размер...

Гидротермальный способ формирования кристаллической фазы...

Результаты исследований показали образование аморфных структур на поверхности стекла.

Образование кристаллической фазы подтверждено атомно-силовой микроскопией и рентгеноструктурным анализом.

Методы модификации зондов для атомно-силовой микроскопии...

Существует метод получения углеродных нанотрубок на зондах химическим осаждением из газовой фазы.

Рис. 3. Схематическое изображение получения УНТ на зондах с помощью метода

белок-лиганд и различия разного химического состава поверхности (рисунок 6)...

Исследование возможности применения ориентированных...

При этом источником углерода служил гексан С6Н14 с буферным газом аргоном, а углерод осаждался на поверхность подложки.

При этом на подложках осаждается как аморфный углерод и частицы сажи, так и разнообразные углеродные волокна — нанотрубки с...

Импульсно-лазерная очистка поверхности кремния и арсенид...

поверхность кремния, лазерный пучок, лазерное воздействие, материал, плотность энергии, YAG, примесь, слой, углерод, углерод поверхности, лазерная очистка, кристаллическая структура, амплитуда пика кремния...

Исследование типов поверхности при помощи атомно-силового...

Сила, действующая со стороны поверхности, приводит к сдвигу амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик зонда, и амплитуда и фаза изменяют значения.

Рис. 6. АСМ-изображение поверхности при наличии артефактов.

Проблематика очистки углеродных наноматереалов от вредных...

В некоторых случаях первичную кислотную очистку проводят в две стадии, с использованием сначала разбавленной кислоты (для удаления основной массы катализатора и носителя), а затем концентрированной (для удаления аморфного углерода и очистки поверхности УНТ)...

Теория адсорбции атомов на некристаллических подложках

Сравним полученные значения , с числами заполнения, отвечающими адсорбции атома с уровнем энергии , но находящимся на поверхности не аморфной, а кристаллической подложки. Этот уровень будет локальным.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Исследование электрических свойств композитного углеродного...

Известно, что углеродные нити имеют сложную микроструктуру, их надмолекулярная структура включает фибриллярные образования с чередованием аморфных и кристаллических областей.

Получение и исследование свойств новых полупроводниковых...

Электронномикроскопические исследования позволили установить распределение каждого бинарного компонента системы ZnTe-CdSe между объемом и поверхностью кристаллических зерен другого компонента, взятого в избытке, определить средний размер...

Гидротермальный способ формирования кристаллической фазы...

Результаты исследований показали образование аморфных структур на поверхности стекла.

Образование кристаллической фазы подтверждено атомно-силовой микроскопией и рентгеноструктурным анализом.

Методы модификации зондов для атомно-силовой микроскопии...

Существует метод получения углеродных нанотрубок на зондах химическим осаждением из газовой фазы.

Рис. 3. Схематическое изображение получения УНТ на зондах с помощью метода

белок-лиганд и различия разного химического состава поверхности (рисунок 6)...

Исследование возможности применения ориентированных...

При этом источником углерода служил гексан С6Н14 с буферным газом аргоном, а углерод осаждался на поверхность подложки.

При этом на подложках осаждается как аморфный углерод и частицы сажи, так и разнообразные углеродные волокна — нанотрубки с...

Импульсно-лазерная очистка поверхности кремния и арсенид...

поверхность кремния, лазерный пучок, лазерное воздействие, материал, плотность энергии, YAG, примесь, слой, углерод, углерод поверхности, лазерная очистка, кристаллическая структура, амплитуда пика кремния...

Исследование типов поверхности при помощи атомно-силового...

Сила, действующая со стороны поверхности, приводит к сдвигу амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик зонда, и амплитуда и фаза изменяют значения.

Рис. 6. АСМ-изображение поверхности при наличии артефактов.

Проблематика очистки углеродных наноматереалов от вредных...

В некоторых случаях первичную кислотную очистку проводят в две стадии, с использованием сначала разбавленной кислоты (для удаления основной массы катализатора и носителя), а затем концентрированной (для удаления аморфного углерода и очистки поверхности УНТ)...

Теория адсорбции атомов на некристаллических подложках

Сравним полученные значения , с числами заполнения, отвечающими адсорбции атома с уровнем энергии , но находящимся на поверхности не аморфной, а кристаллической подложки. Этот уровень будет локальным.

Задать вопрос