Назаров К. С., Юмагузин Ю. М., Мулюков Р. Р., Салимов И.М

ПРИМЕНЕНИЕ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО Ni В КАЧЕСТВЕ ОСНОВЫ ДЛЯ МНОГООСТРИЙНОГО ПОЛЕВОГО КАТОДА

ФГБУН ИПСМ РАН, Уфа, Россия,

[email protected]

В последнее время применение нанокристаллических материалов приобрета- ет все более широкий спектр [1]. В первую очередь это связано с уникальными ме- ханическими свойствами, которые приобретает материал в результате нанострук- турирования. Наряду с механическими, у материала меняются и физические свой- ства, в частности, как было показано в [2, 3] уменьшается величина работы выхода электрона из-за увеличения объемной доли границ зерен. Снижение работы выхода электрона у нанокристаллических материалов открывает перспективы их эффек- тивного использования в эмиссионной электронике. Увеличение объемной доли границ зерен а также их неравновесность в нанокристаллическом металле влияет и на физический процесс ионного распыления.

Задачей данной работы было исследование изменений морфологии рельефа, происходящих вследствие ионно-лучевого распыления поверхности, с целью опре- деления условий формирования острийного рельефа на поверхности нанокристал- лического Ni. Образцы нанокристаллического Ni получали деформационным ме- тодом наноструктурирования кручением под квазигидростатическим давлением на установке типа наковальни Бриджмена. Ионно-лучевое распыление проводили на разработанной и изготовленной установке с ионным источником типа дуоплазма- трон. Морфологию рельефа исследовали с помощью растрового электронного микроскопа Tescan MIRA3. Для сравнения были подготовлены (с помощью отжига этих образцов при температуре 500ºC в течение 1 часа) крупнозернистые образцы, с размером зерен 5–10 мкм.

В результате исследований было обнаружено, что на поверхности нанокри- сталлического Ni, при определенных условиях, формируется острийный рельеф субмикрокристаллической размерности способный обеспечить необходимое для полевой эмиссии электронов геометрическое усиление электростатического поля. На поверхности крупзернистого Ni формируются выступы и тупые пики размером порядка нескольких микрон у основания.

Образцы нанокристаллического Ni с острийным рельефом подвергли испы- таниям в качестве полевого эмиссионного катода, при которых с его поверхности удалось получить ток» 100 мкА при приложенном потенциале, равном 1,5 кВ, и расстоянии между катодом и анодом 0,2 мм.

Таким образом, образование такого рельефа на поверхности нанокристалли- ческого Ni открывает перспективы его применения для создания относительно де- шевого и изготавливаемого при минимуме технологических операций многоост- рийного полевого эмиссионного катода.

1. Н.И. Носкова, Р.Р. Мулюков Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы // Екатеринбург: УрО РАН, 2003.

2. Mulyukov R.R., Litvinov E.A., Zubairov L.R. et al. // Physica B. 2002. V. 324. Iss. 1/4. P. 329-335.

3. Хисамов Р.Х., Сафаров И.М., Мулюков Р.Р., Юмагузин Ю.М., Зубаиров Л.Р., Назаров К.С. Влияние формирования нанокристалличской структуры на работу выхода электрона и ионно-электронную эмиссию никеля // ЖТФ. 2011. том 81. В.11. С. 122- 124.

Дата добавления: 2017-01-14