Микроструктурированные массивы углеродных нанотрубок для автоэмиссионных катодов

Проведено исследование микроструктурированных автоэмиссионных катодов на основе массивов углеродных нанотрубок (УНТ). Представлены методы создания и исследования структурированных автоэмиссионных катодов на основе массивов ориентированных УНТ и определение влияния микро- и макроструктуры катода на автоэмиссионные свойства. УНТ синтезированы на модернизированном CVD-реакторе с интегрированной системой визуального контроля роста массивов УНТ на подложках в режиме in situ. Продемонстрированы методы структурирования, включающие методы теневой литографии (с использованием монослоя полистирольных шариков малого диаметра), лазерного профилирования (с использованием лазерного излучения с длиной волны 10 мкм) и плазменной обработки массивов УНТ (в качестве плазмообразующего газа выступал водород). Показаны повышение пространственной однородности распределения эмиссионных центров и уменьшение порога включения автоэлектронной эмиссии для структурированного массива УНТ. Установлено уменьшение порога эмиссии электронов с УНТ, обработанных водородной плазмой. При помощи ряда методов выявлено изменение степени окисления поверхности УНТ в результате продолжительной работы автоэмиссионного катода в условиях технического вакуума (10⁻² Па). Экспериментально показано, что столбики из УНТ шириной ~ 150 мкм наиболее стабильны в данных условиях.