|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА ПИРАМИДАЛЬНОЙ ФОРМЫдипломная работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Клещ В.И.
- Автор: Редекоп Е.В.
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2018
- Аннотация: В настоящее время твердотельная электроника является основой современных технологий, но существует ряд вакуумных электронных устройств, которые невозможно заменить твердотельными в силу фундаментальных физических ограничений [1]. Примерами таких вакуумных электронных устройств могут служить: рентгеновские трубки, СВЧ генераторы и усилители, электронные пушки для различных устройств, включая электронно-лучевые трубки, системы накачки лазеров и другие [2]. Указанные вакуумные устройства широко используются во многих областях науки и техники, поэтому улучшение их характеристик представляется важной и актуальной задачей. Традиционно в вакуумных электронных устройствах используются накаливаемые катоды, в основе которых лежит явление термоэлектронной эмиссии [3]. Однако в последнее время большой интерес привлекают холодные катоды, основанные на явлении автоэлектронной эмиссии, т.е. эмиссии электронов под действием электрического поля высокой напряженности. В отличие от накаливаемых, такие катоды не требуют нагрева, а также обладают рядом других преимуществ, таких как высокая плотность тока, безынерционность, малый разброс энергий электронов и пр. Однако, существует ряд фундаментальных и технических проблем, вследствие которых холодные катоды все еще не получили широкого распространения в технике. Прежде всего, для эффективной автоэлектронной эмиссии необходимо создание катода в виде острия (или массива острий) с высоким аспектным отношением (т.е. малой толщины и большой высоты) для обеспечения усиления электрического поля на его окончании. В тоже время при высоком токе область эмиссии сильно разогревается вследствие эффекта Джоуля. При этом отвод тепла через малое сечения острия, которое определяется его малой толщиной, оказывается неэффективным, что приводит к быстрому разрушению эмиттера. В результате оказывается затруднено достижение высоких плотностей тока, необходимых для большинства практических применений. С целью преодоления указанных недостатков, характерных для большинства острийных холодных катодов, в данной работе исследована возможность использования нового типа автоэлектронных эмиттеров на основе микроразмерных монокристаллов алмаза пирамидальной формы (алмазных игл). Рекордная теплопроводность алмаза может позволить эффективно отводить тепло от области эмиссии, а высокое аспектное отношение таких игл позволит получить эмиссию при относительно невысоких напряжениях. Высокая температура плавления и механическая прочность алмаза также будут обеспечивать стабильность эмиссии. В результате проведенных работ была разработана методика закрепления алмазных игл на держателе в виде вольфрамовой иглы, с помощью установки по микро-позиционированию на основе оптического микроскопа с системой лазерной резки и возможностью манипуляции объектами микронных размеров. Исследование автоэлектронной эмиссии из алмазных игл, закрепленных на держателях, показало, что при автоэмиссионном токе порядка 1 мкА происходит аморфизация поверхности алмаза и увеличение проводимости иглы. Были получены серии вольтамперных характеристик в зависимости от степени аморфизации. Были определены максимально возможные плотности тока. На основе полученных данных сделаны оценки максимальных характеристик холодных катодов, которые могут быть изготовлены на основе алмазных игл.
- Добавил в систему: Клещ Виктор Иванович