Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка лабораторных технологий и оптимизация методов получения различных типов углеродных нанотрубок и новых наноструктур на основе одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных внедрением или кристаллизацией неуглеродных веществ внутри канала, для функциональных элементов наноэлектроники и автоэлектронных эмиттеров

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3174
Руководитель работ
Киселев Николай Андреевич
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Внебюджетные средства
2,5 млн
Конкурс
Оптимизация методов синтеза углеродных нанотрубок различных модификаций для применения в материалах функциональных элементов наноэлектроники

Разработка лабораторной технологии, допускающей масштабирование процесса получения различных типов углеродных нанотрубок, в том числе с заранее заданной величиной проводимости для зондовой микроскопии, материалов на основе одностенных и многостенных нанотрубок для автоэлектронных эмиттеров приборов вакуумной электроники и сверхбыстрых модуляторов световых пучков

Соисполнители

Организация
ФНМ
Организация
КФТИ КазНЦ РАН

Этапы проекта

1
20.04.2007 - 31.07.2007
1. Предмет и цель работы.
Предмет исследования – углеродные нанотрубки. Цель работы - Целью первого этапа работы является анализ научно-технической литературы и других материалов по разрабатываемой теме, проведение синтеза, очистки и исследования одностенных и многостенных углеродных нанотрубок (ОСНТ и МСНТ), а также одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных пироуглеродным покрытием (ОСНТ@ПУ), отработка методов открытия и отделения единичных нанотрубок из полученных пучков, анализ их структуры, разработка методики эмиссионных исследований планарных эмиттеров на основе углеродных нанотрубок в условиях сверхвысокого вакуума и проведение предварительных измерений.
2. Методология проведения работы.
Проведен синтез и отработана методика получения чистых одностенных углеродных нанотрубок (80-95 масс.%) электродуговым методом, для чего проведена оптимизация геометрии вакуумной камеры и скорости подачи графитового электрода. Контроль качества ОСНТ осуществляли методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Для формирования планарных катодов и получения массивов МСНТ (с коническими стенками) методом CVD оптимизированы такие характеристики синтеза, как температурный интервал, скорость подачи углеводородов и материал подложки с катализатором роста.
Отработана технология получения новых композитов, состоящих из одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных пироуглеродным покрытием (нанокомпозит ОСНТ@ПУ). Разработана методика выделения единичных нанотрубок и открытия концов нанотрубок с помощью ультразвуковой обработки. Методами растровой электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения исследована структура полученных единичных МСНТ и ОСНТ@ПУ.
Новизна предлагаемого подхода состоит:
Предлагаемый подход к созданию нанокомпозитов является абсолютно новым, не имеющим анналов в мировой науке. Его потенциальная эффективность определяется результатами предварительных исследований.
3. Результаты работы.
Отработана технология получения новых композитов, состоящих из одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных пироуглеродным покрытием (нанокомпозит ОСНТ@ПУ). Разработана методика выделения единичных нанотрубок и открытия концов нанотрубок с помощью ультразвуковой обработки. Методами растровой электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения исследована структура полученных единичных МСНТ и ОСНТ@ПУ.
4. Область применения результатов.
Изготовление на основе массивов одностенных углеродных нанотрубок, точеченые катоды на основе нанокомпозитов и зонды для атомно-силовой микроскопии.
5. Выводы.
Создан необходимый задел для дальнейшего создания полевых эмиттеров, точечных катодов и зондов для атомно-силовой микроскопии на основе углеродных нанотрубок.
Развернуть
2
01.08.2007 - 31.12.2007
1. Разработаны общие подходы к заполнению ОСНТ различными соединениями. Разработаны способы кристаллизации полупроводников, ионных соединений, диэлектриков и т.д. во внутренних каналах ОСНТ.
2. Сформированы нанокомпозиты «1Dкристалл@ОСНТ» и исследованы их микроструктуры.
3. Разработаны методы формирования подложек для планарных автоэмиссионных эмиттеров с пространственно-упорядоченным расположением частиц катализатора в порах инертной матрицы
4. Разработаны методы формирования планарных автоэмиссионных эмиттеров.
5. Исследованы эмиссионные характеристики планарных автоэмиссионных эмиттеров в условиях сверхвысокого вакуума.
6. Исследованы in-situ методом РЭМ планарные эмиттеры.
7. Разработаны методы формирования атомно-острых зондов для атомно-силовой микроскопии и тестирование работы устройств.
8. Разработаны методики эмиссионных исследований точеных автоэмиссионных катодов и проведены предварительные измерения.
9. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
10. Исследованана атомная структура одномерных нанокристаллов и динамики их поведения под пучком.
11. Составлен промежуточный отчет.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
Созданы полевые эмиттеры на основе покрытий из углеродных нанотрубок и точечные катоды на основе нанокомпозита ОСНТ@ПУ,
  создан необходимый задел для изготовления изделий на основе из углеродных нанотрубок нанокомпозита ОСНТ@ПУ.
  Проведены исследования физических свойств 1D кристалл@ОСНТ, которые необходимы при дальнейшем использовании их в качестве функциональных элементов наноэлектроники.
  Получены тройные нанокомпозиты 1D кристалл@ОСНТ@ПУ, которые также предполагается использовать в качестве функциональных элементов наноэлектроники.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Разработаны прототипы вакуумных рентгеновских микротрубок с автоэлектронными эмиттерами на основе углеродных нанотрубок,
  Прототипы туннельных диодов на основе композитов ОСНТ@пироуглеродное покрытие, а также АСМ кантелеверы для атомно-силовой микроскопии.
  Изготовлен прототип рентгеновской микротрубки.
  На отчетном этапе объекты интеллектуальной собственности не
создавались.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
10 млн
профинансировано
Проведение поисковых научно-исследовательских работ в области технических наук: 1. Исследование радиационных свойств МОП транзисторов на структурах КНС и КНИ методами приборно-технологического моделирования; 2. Разработка структур на основе углеродных нанотрубок и исследование влияния условий окружающей среды на их электрофизические свойства; 3. Исследование процесса формирования матрицы пористого анодного оксида алюминия; 4. Методы исследования нанотубулярных структур; 5. Получение углеродных нанотруб для создания изделий наноэлектроники на основе углеродных нанотрубок; 6. Получение углеродных нанотруб с помощью установки CVDomna; 7. Использование приборно-технологического САПР для моделирования радиационных свойств элементов СВЧ ИС на КНД структурах; 8. Разработка методов сканирующей зондовой микроскопии высокого разрешения углеродных наноструктур; 9. Разработка методов сканирующей зондовой микроскопии в исследовании и создании структур на основе углеродных нанотрубок; 10. Разработка физико-технических основ формирования планарных элементов наноэлектроники в тонких проводящих пленках
Продолжительность работ
2009, 3 мес.
Бюджетные средства
3 млн
Организация
МИЭТ
профинансировано
Изменение электронной структуры одностенных углеродных нанотрубок методом кристаллизации неорганических соединений во внутреннем канале
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
2,25 млн
Организация
ФНМ
профинансировано
Оптимизация методов синтеза углеродных нанотрубок различных модификаций для применения в материалах функциональных элементов наноэлектроники
Тема
Оптимизация методов синтеза углеродных нанотрубок различных модификаций для применения в материалах функциональных элементов наноэлектроники
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
10
Создание нового типа наноразмерных моноэнергетических источников электронов на основе упорядоченных углеродных наноструктур для приборов вакуумной электроники
Тема
Создание нового типа наноразмерных моноэнергетических источников электронов на основе упорядоченных углеродных наноструктур для приборов вакуумной электроники
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
3
Одностенные углеродные нанотрубки с аморфной оболочкой.
Тема
Одностенные углеродные нанотрубки с аморфной оболочкой.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка лабораторных технологий получения и методик комплексного исследования органических и неорганических наноструктур, углеродных нанотрубок с использованием рентгеновского и электронного рассеяния, атомно-силовой и электронной микроскопии.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Создание объемных углеродных материалов на основе фуллеренов и нанотрубок с экстремально-высокими механическими свойствами. Создание материалов с наноструктурой в системе металл-углерод, обладающих свойствами, превышающими свойства существующих аналогов. Исследование процесса массовой спонтанной кристаллизации сверхтвердых материалов в аппаратах высокого давления с большим реакционным объемом для разработки технологии синтеза высокопрочных совершенных монокристаллов алмаза. на установке: "Автоматизированная ростовая установка высокого давления для получения высокочистых и допированных кристаллов алмаза и углеродных наноструктур на основе С60 (Автоматизированная ростовая установка) (рег. № 4-72)"
Тема
Создание объемных углеродных материалов на основе фуллеренов и нанотрубок с экстремально-высокими механическими свойствами. Создание материалов с наноструктурой в системе металл-углерод, обладающих свойствами, превышающими свойства существующих аналогов. Исследование процесса массовой спонтанной кристаллизации сверхтвердых материалов в аппаратах высокого давления с большим реакционным объемом для разработки технологии синтеза высокопрочных совершенных монокристаллов алмаза. на установке: "Автоматизированная ростовая установка высокого давления для получения высокочистых и допированных кристаллов алмаза и углеродных наноструктур на основе С60 (Автоматизированная ростовая установка) (рег. № 4-72)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,8 млн
Количество заявок
1