Модель автоэлектронной эмиссии из торца плоского графена в вакуум
https://doi.org/10.21122/2220-9506-2019-10-1-61-68
Аннотация
Наноструктуры на основе графеновых лент являются перспективными материалами для использования в качестве эмиттеров электронов.
Цель работы – исследовать автоэлектронную эмиссию электронов из торца одиночной графеновой плоскости.
В квазиклассическом приближении разработана модель автоэлектронной эмиссии из торца прямоугольного графенового листа.
Рассчитана плотность тока автоэлектронной эмиссии в вакуум из торца плоского графенового листа в зависимости от величины напряженности тянущего электрического поля.
Проведен анализ и сравнение предельных токов эмиссии из графена и из объемных систем. Результаты работы могут быть использованы при разработке
При поддержке: Белорусского Республиканского фонда фундаментальных исследований (грант № Ф18Р-253)
Об авторах
Н. А. Поклонский
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Адрес для переписки: Н.А. Поклонский – Белорусский государственный университет. пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030, Беларусь. e-mail: poklonski@bsu.by; poklonski@tut.by
А. И. Сягло
Белорусский государственный университет
Беларусь
пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030
Беларусь
пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030
С. А. Вырко
Белорусский государственный университет
Беларусь
пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030
Беларусь
пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030
С. В. Раткевич
Белорусский государственный университет
Беларусь
пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030
Беларусь
пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030
А. Т. Власов
Белорусский государственный университет
Беларусь
пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030
Беларусь
пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030
Список литературы
1. Poklonski, N.A. Synergy of physical properties of low-dimensional carbon-based systems for nanoscale device design / N.A. Poklonski [et al.] // Mater. Res. Express. – 2019. – Vol. 6, № 4. – P. 042002 (25 pp.). DOI: 10.1088/2053-1591/aafb1c
2. Ратников, П.В. Двумерная графеновая электроника: современное состояние и перспективы / П.В. Ратников, А.П. Силин // УФН. – 2018. – Т. 188, № 12. – С. 1249–1287. DOI: 10.3367/UFNr.2017.11.038231
3. Чернозатонский, Л.А. Новые наноструктуры на основе графена: физико-химические свойства и приложения / Л.А. Чернозатонский, П.Б. Сорокин, А.А. Артюх // Успехи химии. – 2014. – Т. 83, № 3. – С. 251–279.
4. Елецкий, А.В. Холодные полевые эмиттеры на основе углеродных нанотрубок / А.В. Елецкий // УФН. – 2010. – Т. 180, № 9. – С. 897–930. DOI: 10.3367/UFNr.0180.201009a.0897
5. Гуляев, Ю.B. Новые решения для создания перспективных приборов на основе низковольтной полевой эмиссии углеродных наноразмерных структур / Ю.B. Гуляев [и др.] // Письма в ЖТФ. – 2013. – Т. 39, № 11. – С. 63–70.
6. Chen, L. Graphene field emitters: A review of fabrication, characterization and properties / L. Chen, H. Yu, J. Zhong, L. Song, J. Wu, W. Su // Mater. Sci. Eng. B. – 2017. – Vol. 220. – P. 44–58. DOI: 10.1016/j.mseb.2017.03.007
7. Han, J.-W. Vacuum nanoelectronics: Back to the future? – Gate insulated nanoscale vacuum channel transistor / J.-W. Han, J.S. Oh, M. Meyyappan // Appl. Phys. Lett. – 2012. – Vol. 100, № 21. – P. 213505 (4 pp.). DOI: 10.1063/1.4717751
8. Bell, L.D. Ballistic electron emission microscopy and spectroscopy: Recent results and related techniques / L.D. Bell // J. Vac. Sci. Technol. B. – 2016. – Vol. 34, № 4. – P. 040801 (27 pp.). DOI: 10.1116/1.4959103
9. Kleshch, V.I. Edge field emission of large-area single layer graphene / V.I. Kleshch, D.A. Bandurin, A.S. Orekhov, S.T. Purcell, A.N. Obraztsov // Appl. Surf. Sci. – 2015. – Vol. 357. – P. 1967–1974. DOI: 10.1016/j.apsusc.2015.09.160
10. Конакова, Р.В. Характеризация автоэмиссионных катодов на основе пленок графена на SiC / Р.В. Конакова [и др.] // ФТП. – 2015. – Т. 49, № 9. – С. 1278– 1281.
11. Гиваргизов, Е.И. Автоэмиттеры на основе кремниевых острий, покрытых алмазом / Е.И. Гиваргизов // Микроэлектроника. – 1997. – Т. 26, № 2. – С. 102–106.
12. Рахимов, А.Т. Автоэмиссионные катоды (холодные эмиттеры) на нанокристаллических углеродныхинаноалмазныхпленках(физика, технология, применение) / А.Т. Рахимов // УФН. – 2000. – Т. 170, № 9. – С. 996–999. DOI: 10.3367/UFNr.0170.200009f.0996
13. Lee, J.-K. The growth of AA graphite on (111) diamond / J.-K. Lee, S.-C. Lee, J.-P. Ahn, S.-C. Kim, J.I.B. Wilson, P. John // J. Chem. Phys. – 2008. – Vol. 129, № 23. – P. 234709 (4 pp.). DOI: 10.1063/1.2975333
14. Majumdar, C. Effect of size quantization on field emission from ultrathin films of degenerate wide-gap semiconductors / C. Majumdar, M.K. Bose, A.B. Maity, A.N. Chakravarti // Phys. Status Solidi B. – 1987. – Vol. 141, № 2. – P. 435–439. DOI: 10.1002/pssb.2221410210
15. Il’chenko, L.G. Electron field emission (FE) from quantum size systems / L.G. Il’chenko, Yu.V. Kryuchenko, V.G. Litovchenko // Appl. Surf. Sci. – 1995. – Vol. 87/88. – P. 53–60. DOI: 10.1016/0169-4332(94)00531-1
16. Poklonski, N.A. Field emission from 2D layer / N.A. Poklonski, S.L. Podenok, S.A. Vyrko // Physics, Chemistry and Application of Nanostructures: Reviews and Short Notes to Nanomeeting-2005, Minsk, 24–27 May 2005 / Ed. by V.E. Borisenko, S.V. Gaponenko, V.S. Gurin. – Singapore : World Scientific, 2005. – P. 144–147. DOI: 10.1142/9789812701947_0029
17. Ландау, Л.Д. Курс теоретической физики: в 10 т. / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. – Т. 3 : Квантовая механика (нерелятивистская теория). – М. : Физматлит, 2004. – 800 c.
18. Castro Neto, A.H. The electronic properties of graphene / A.H. Castro Neto, F. Guinea, N.M.R. Peres, K.S. Novoselov, A.K. Geim // Rev. Mod. Phys. – 2009. – Vol. 81, № 1. – P. 109–162. DOI: 10.1103/RevModPhys.81.109
19. Fang, T. Carrier statistics and quantum capacitance of graphene sheets and ribbons / T. Fang, A. Konar, H. Xing, D. Jena // Appl. Phys. Lett. – 2007. – Vol. 91, № 9. – P. 092109 (3 pp.). DOI: 10.1063/1.2776887
20. Толмачев, В.В. Квазиклассическое приближение в квантовой механике / В.В. Толмачев. – М. : МГУ, 1980. – 187 с.
21. Никитин, Е.Е. Мнимое время и метод Ландау вычисления квазиклассических матричных элементов / Е.Е. Никитин, Л.П. Питаевский // УФН. – 1993. – Т. 163, № 9. – С. 101–103. DOI: 10.3367/UFNr.0163.199309e.0101
22. Song, S.M. Determination of work function of graphene under a metal electrode and its role in contact resistance / S.M. Song, J.K. Park, O.J. Sul, B.J. Cho // Nano Lett. – 2012. – Vol. 12, № 8. – P. 3887–3892. DOI: 10.1021/nl300266p
23. Елецкий, А.В. Графен: методы получения и теплофизические свойства / А.В. Елецкий, И.М. Искандарова, А.А. Книжник, Д.Н. Красиков // УФН. – 2011. – Т. 181, № 3. – С. 233–268. DOI: 10.3367/UFNr.0181.201103a.0233
24. Fursey, G. Field emission in vacuum microelectronics / G. Fursey. – New York : Kluwer, 2005. – xv+205 p.
25. Модинос, А. Авто-, термои вторично-электронная эмиссионная спектроскопия / А. Модинос. – М. : Наука, 1990. – 320 с.
Рецензия
Для цитирования:
Поклонский Н.А., Сягло А.И., Вырко С.А., Раткевич С.В., Власов А.Т. Модель автоэлектронной эмиссии из торца плоского графена в вакуум. Приборы и методы измерений. 2019;10(1):61-68. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2019-10-1-61-68
For citation:
Poklonski N.A., Siahlo A.I., Vyrko S.A., Ratkevich S.V., Vlassov A.T. Model of Field Electron Emission from the Edge of Flat Graphene into Vacuum. Devices and Methods of Measurements. 2019;10(1):61-68. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2220-9506-2019-10-1-61-68
Просмотров:
999
Послать статью по эл. почте 