Создание нового типа наноразмерных моноэнергетических источников электронов на основе упорядоченных углеродных наноструктур для приборов вакуумной электроники.

Объектами исследования являются методы создания и конструкции упорядоченных углеродных наноструктур - источников автоэлектронной эмиссии.
Проведены следующие работы:
1.1. Проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме.
1.2. Проведены патентные исследования.
1.3. Сформулированы возможные направления решения задач, поставленных в ТЗ НИР, и проведена их сравнительная оценка.
1.4. Выбрано и обосновано принятое направление исследований и способы решения поставленных задач: 1) формирование наноструктур путем локального электрического воздействия на углеродные пленки, включая пленки углеродно-кремниевого композита и ультра-тонкие алмазоподобные углеродные пленки, 2) локальная пассивация каталитических площадок с последующим газофазным синтезом на них углеродных нанотрубок в СВЧ плазме.
1.5. Разработана общая методика проведения исследований. Отработана методика создания реперов на поверхности пленок с помощью УФ лазерного излучения.
1.6. Выращена серия тестовых образцов композитных углеродных пленок с различной толщиной и компонентным составом C/Si.
Исследована структура композитных углеродных пленок.
1.7. Проведены нанолитографические операции формирования одиночных нано-объектов различных размеров и ориентации и регулярных наноструктур на заданных участках поверхности композитных углеродных пленок. Исследованы топология, структурные и электрофизические характеристики модифицированных участков поверхности (проблемно-ориентированные исследования в соответствии с п.6.1 ТЗ)

В процессе 2-го этапа НИР получены следующие основные результаты:
разработана рабочая гипотеза о влиянии квантово-размерных эффектов на процесс автоэлектронной эмиссии, проведены необходимые расчеты процесса эмиссии из системы квантово-размерных объектов;
разработан метод регистрации и создан стенд регистрации слабоинтенсивных потоков автоэлектронов, проведено испытание стенда на тестовых образцах;
на выращенной серии образцов ультратонких алмазоподобных углеродных пленок исследована их структура, топология поверхности и электрофизические свойства, получены данные о топологии поверхности, электропроводности, оптических, структурных свойствах пленок, влиянии высокотемпературного отжига на содержание алмазоподобных и графитоподобных атомных связей в пленках;
методом сканирующей зондовой нанолитографии на воздухе, в инертной атмосфере и в вакуумных условиях сформированы одиночные нановыступы и массивы нановыступов; обнаружена зависимость работы выхода электронов от толщины графитизированного слоя пленки;
получено качественное соответствие результатов эксперимента с результатами расчетов и математического моделирования, проведена корректировка математической модели объекта для случая углеродной наноструктуры; на основании дополнительных исследований установлено влияние биполярных воздействий на размеры модифицированных участков C-Si пленок.

3.1 Проведено обобщение результатов предыдущих этапов работ и оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
3.2 Нанесены каталитические слои на подложки. Проведены нанолитографические операции по пассивации каталитического слоя.
3.3. Проведены эксперименты по газофазному синтезу углеродных нанотрубок в СВЧ плазме.
3.4 Проведена метрологическая проработка.
3.5. Изготовлены 10 опытных лабораторных образцов точечных источников электронов.
3.6. Измерены характеристики тестовых образцов точечных источников электронов (проблемно-ориентированные исследования в соответствии с п.6.1 ТЗ).
3.7. Изготовлены 10 опытных лабораторных образцов матриц точечных источников электронов.
3.8. Измерены характеристики тестовых образцов матриц точечных источников электронов (проблемно-ориентированные исследования в соответствии с п.6.1 ТЗ).
3.9. Проведены дополнительные патентные исследования.
3.10. Проведена оценка возможности создания конкурентоспособной продукции и услуг и разработаны рекомендации по использованию результатов проведенных НИР.
3.11. Сформулированы технические требования для технического задания на разработку продукции.
3.12. Составлен и оформлен отчет.