Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters
In this paper, novel cold electron emitters based on nanostructured SiC layers covering the Si(001) substrate have been proposed. Their main advantage is an extremely simple, cost-effective manufacturing process based on standard microelectronics-grade silicon wafers, with no ultra-high vacuum requi...
Saved in:
| Published in: | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
|---|---|
| Date: | 2021 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216303 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters / A.M. Goriachko, M.V. Strikha // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 4. — С. 355-361. — Бібліогр.: 16 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862619160031264768 |
|---|---|
| author | Goriachko, A.M. Strikha, M.V. |
| author_facet | Goriachko, A.M. Strikha, M.V. |
| citation_txt | Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters / A.M. Goriachko, M.V. Strikha // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 4. — С. 355-361. — Бібліогр.: 16 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
| description | In this paper, novel cold electron emitters based on nanostructured SiC layers covering the Si(001) substrate have been proposed. Their main advantage is an extremely simple, cost-effective manufacturing process based on standard microelectronics-grade silicon wafers, with no ultra-high vacuum required and no complicated chemical deposition processes or toxic chemicals involved. It integrates within a single technological step both the SiC growth and nanostructuring of the surface in the form of nanosized protrusions, which is extremely beneficial for cathode applications. A simple mathematical model predicts field emission current densities and turn-on electric fields, which would allow practical device applications. According to our estimations, emission currents in the milli-Amp range can be harvested from one square centimeter of the cathode surface with an electric field close to 10⁷ V/m. So, the nanostructured SiC can be a promising material for the cold electron emitters.
У цій роботі запропоновано нові холодні польові електронні емітери на основі наноструктурованих шарів SiC на підкладці Si(001). Їхньою головною перевагою є надзвичайно простий і низьковитратний процес виготовлення на стандартних кремнієвих пластинах, що використовуються у мікроелектроніці. Він поєднує в одному простому кроці як вирощування SiC, так і наноструктурування поверхні у формі нанорозмірних голок, які є надзвичайно вигідними з погляду застосування у катодах. При цьому не потрібно ні надвисокого вакууму, ні складного процесу хімічного осадження з використанням токсичних хімічних речовин. Проста математична модель передбачає густини струмів емісії та порогові значення електричних полів, які дозволяють практичне застосування таких пристроїв. Згідно з нашими оцінками, для порогового поля порядку 4,5×10⁷ В/м можуть бути отримані емісійні струми з поверхні катода порядку міліамперів на квадратний сантиметр. Таким чином, наноструктурований SiC може бути перспективним матеріалом для холодних електронних емітерів.
|
| first_indexed | 2026-04-16T09:34:14Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-216303 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1560-8034 |
| language | English |
| last_indexed | 2026-04-16T09:34:14Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Goriachko, A.M. Strikha, M.V. 2026-04-13T09:16:39Z 2021 Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters / A.M. Goriachko, M.V. Strikha // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 4. — С. 355-361. — Бібліогр.: 16 назв. — англ. 1560-8034 PACS: 79.70.+q, 81.07.–b, 81.16.–c, 81.40.–z, 85.45.Db https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216303 https://doi.org/10.15407/spqeo24.04.355 In this paper, novel cold electron emitters based on nanostructured SiC layers covering the Si(001) substrate have been proposed. Their main advantage is an extremely simple, cost-effective manufacturing process based on standard microelectronics-grade silicon wafers, with no ultra-high vacuum required and no complicated chemical deposition processes or toxic chemicals involved. It integrates within a single technological step both the SiC growth and nanostructuring of the surface in the form of nanosized protrusions, which is extremely beneficial for cathode applications. A simple mathematical model predicts field emission current densities and turn-on electric fields, which would allow practical device applications. According to our estimations, emission currents in the milli-Amp range can be harvested from one square centimeter of the cathode surface with an electric field close to 10⁷ V/m. So, the nanostructured SiC can be a promising material for the cold electron emitters. У цій роботі запропоновано нові холодні польові електронні емітери на основі наноструктурованих шарів SiC на підкладці Si(001). Їхньою головною перевагою є надзвичайно простий і низьковитратний процес виготовлення на стандартних кремнієвих пластинах, що використовуються у мікроелектроніці. Він поєднує в одному простому кроці як вирощування SiC, так і наноструктурування поверхні у формі нанорозмірних голок, які є надзвичайно вигідними з погляду застосування у катодах. При цьому не потрібно ні надвисокого вакууму, ні складного процесу хімічного осадження з використанням токсичних хімічних речовин. Проста математична модель передбачає густини струмів емісії та порогові значення електричних полів, які дозволяють практичне застосування таких пристроїв. Згідно з нашими оцінками, для порогового поля порядку 4,5×10⁷ В/м можуть бути отримані емісійні струми з поверхні катода порядку міліамперів на квадратний сантиметр. Таким чином, наноструктурований SiC може бути перспективним матеріалом для холодних електронних емітерів. en Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics Semiconductor physics Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters Наноструктурований SiC як перспективний матеріал для холодної емісії електронів Article published earlier |
| spellingShingle | Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters Goriachko, A.M. Strikha, M.V. Semiconductor physics |
| title | Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters |
| title_alt | Наноструктурований SiC як перспективний матеріал для холодної емісії електронів |
| title_full | Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters |
| title_fullStr | Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters |
| title_full_unstemmed | Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters |
| title_short | Nanostructured SiC as a promising material for the cold electron emitters |
| title_sort | nanostructured sic as a promising material for the cold electron emitters |
| topic | Semiconductor physics |
| topic_facet | Semiconductor physics |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216303 |
| work_keys_str_mv | AT goriachkoam nanostructuredsicasapromisingmaterialforthecoldelectronemitters AT strikhamv nanostructuredsicasapromisingmaterialforthecoldelectronemitters AT goriachkoam nanostrukturovaniisicâkperspektivniimateríaldlâholodnoíemísííelektronív AT strikhamv nanostrukturovaniisicâkperspektivniimateríaldlâholodnoíemísííelektronív |