1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2018-23-6-630-634681.51.011Краткие сообщенияField Emission Cathodes Based on Microchannel PlatesАвтоэмиссионные катоды на основе микроканальных пластинХамдохов Залим МухамедовичХамдоховЗалим МухамедовичKhamdokhovZalim M.Zalim M. KhamdokhovХамдохов Эльдар Залимович ХамдоховЭльдар Залимович ZalimovichKhamdokhov EldarKhamdokhov Eldar ZalimovichТешев Руслан ШахбановичТешевРуслан ШахбановичTeshevRuslan Sh.Ruslan Sh. TeshevБавижев Мухамед Данильевич БавижевМухамед Данильевич DanilevichBavizhev MukhamedBavizhev Mukhamed DanilevichМаргушев Заур ЧамиловичМаргушевЗаур ЧамиловичMargushevZaur Ch.Zaur Ch. MargushevКабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук, г. Нальчик, РоссияКабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, г. Нальчик, РоссияНаучно-исследовательский центр АО НПП «Радий», г. Москва, РоссияИнститут информатики и проблем регионального управления Кабардино-Балкарского научного центра Российской академии наук, г. Нальчик, Россия630634http://ivuz-e.ru/issues/6-_2018/avtoemissionnye_katody_na_osnove_mikrokanalnykh_plastin/http://ivuz-e.ru/download/6_2018_2331.pdf

The results of studying the field emission properties of various conductors show the perspective of their use in the devices of microelectronics, X-ray tubes and light sources. For smooth conductor surfaces with an electron work function of about 2 to 5 eV, the electric field, at which an insignificant emission appears, is extremely high (about 107 V/cm), which creates certain limitations on the methods of the cathode formation. The existing methods of obtaining the cathodes with the low values of field permit to create the device structures, complying with the requirements of the developers of the systems. Therefore, in connection with this studying the methods of creating auto-emission cathodes of large area with homogeneous emission properties of the working surface and low operating voltages (<1 keV) is actual. In the paper the Spindt cathode with an amount of silicon micro-tips up to 6000 and the packing density 0f 1×10 cm has been studied. By an electric arc method the arc of titanium and carbon nitride films was deposited on the micropoint. It has been shown that the cathode has low emission uniformity due to the problem of reproducing the micro-points of the same shape and size. A cathode has been constructed on the basis of a microchannel plate with 6µ diameter channels, inside of which the graphite-like nanostructures were formed by the electric arc method. It has been found that as a result of the enhancement of the electron flux in the channel of the multichannel plates it is possible to significantly reduce the operating voltage (<1 keV) and to obtain a high emission uniformity at the maximum permissible value of the output current.

Существующие способы получения катодов с низкими значениями поля не позволяют создавать приборные структуры, удовлетворяющие требованиям разработчиков систем. В работе рассмотрены автоэмиссионные катоды большой площади с однородными эмиссионными свойствами рабочей поверхности и низкими рабочими напряжениями (<1кэВ). Проведено исследование катода Спиндта с количеством кремниевых микроострий до 6000 и плотностью упаковки ~1×10 см. Электродуговым методом на микроострия осаждались пленки из нитрида титана и углерода. Показано, что катод имеет невысокую однородность эмиссии из-за проблемы воспроизведения микроострий только одинаковой формы и размеров. Создан катод на основе микроканальной пластины с каналами диаметром 6 мкм, внутри которых электродуговым способом сформированы графитоподобные наноструктуры. Установлено, что в результате усиления электронного потока в каналах микроканальной пластины можно значительно снизить рабочее напряжение (< 1кэВ) и получить высокую однородность эмиссии при предельно допустимом значении выходного тока.

автоэмиссионный катодмикроканальная пластинаэлектрическое полеусиление тока Using horizontal carbon nanotubes in field emission cathodes / V. Zhigalov, V. Petukhov, A. Emelianov et al. // IEEE Young Researches in Electrical and Electronic Engineering (ELConRus). – 2017. – P. 1449–1451.Характеризация автоэмиссионных катодов на основе пленок графена на SiC / Р.В. Конакова, О.Б. Охрименко, А.М. Светличный и др. // ФТП. – 2015. – № 49. – Вып. 9. – С. 1278–1281.Соминский Г.Г., Тумарева Т.А. Разработка и совершенствование полевых эмиттеров на основе содержащих углерод материалов// Изв. вузов. ПНД. – 2009. – Т. 17. – № 3. – С. 17–54.Автоэлектронная и взрывная эмиссия из графеноподобных структур / Г.Н. Фурсей, М.А. Поляков, А.А. Кантонистов и др. // ЖТФ. – 2013. – Т. 83. – № 6. – С. 71–77.Савельев С.Г., Синицын Н.И., Торгашов Г.В., Григорьев Ю.А. Исследование пленочных углеродных катодов, полученных методом пиролиза гептана: материалы Международной межвузовской конф. «Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ». – Саратов, 2001. – С. 138.Effect of thermal annealing on the properties of a C/Ni heterostructure / E.Z. Khamdokhov, Z.M. Khamdokhov, V.S. Kulikauskas et al. // J. of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2014. – Vol. 8. – No. 6. – P. 12997–1301.Spindt C.A., Brodie I., Humphry L., Westerberg E.R. Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones // J. of Appl. Phys. – 1976. – Vol. 47. – No.12. – P. 5248.Хамдохов А.З., Хамдохов Э.З. Способ получения однофазных пленок нитрида титана // Патент России № 2497977. 2013. Бюл. № 31.Получение углеродных пленок методом электродугового распыления графита в магнитном поле / Э.З. Хамдохов, Р.Ш. Тешев, З.М. Хамдохов и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2014. – № 12. – С. 68–73.Хамдохов Э.З., Хамдохов З.М. Способ изготовления катода на основе массива автоэмиссионных эмиттеров // Патент России № 2640355. 2016.