Провiднi наностержнi в АПВ плiвках, зумовленi трансформацiєю вуглецю

The influence of diamond-like carbon (DLC) films deposited under various conditions on the electron field emission (EFE) of silicon (Si) tips has been investigated. During the nitrogen-doped DLC film deposition, the nitrogen content in a gas mixture is varied from 0% to 45%. In this context, the eff...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2018
Автори: Evtukh, A., Litovchenko, V., Strikha, M., Kurchak, A., Yilmazoglu, O., Hartnagel, H.
Формат: Стаття
Мова:English
Опубліковано: Publishing house "Academperiodika" 2018
Теми:
Онлайн доступ:https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018671
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Ukrainian Journal of Physics

Репозиторії

Ukrainian Journal of Physics
id ujp2-article-2018671
record_format ojs
institution Ukrainian Journal of Physics
collection OJS
language English
topic diamond-like carbon film
electron field emission
conductive nanorods
carbon nanotube
-
spellingShingle diamond-like carbon film
electron field emission
conductive nanorods
carbon nanotube
-
Evtukh, A.
Litovchenko, V.
Strikha, M.
Kurchak, A.
Yilmazoglu, O.
Hartnagel, H.
Провiднi наностержнi в АПВ плiвках, зумовленi трансформацiєю вуглецю
topic_facet diamond-like carbon film
electron field emission
conductive nanorods
carbon nanotube
-
format Article
author Evtukh, A.
Litovchenko, V.
Strikha, M.
Kurchak, A.
Yilmazoglu, O.
Hartnagel, H.
author_facet Evtukh, A.
Litovchenko, V.
Strikha, M.
Kurchak, A.
Yilmazoglu, O.
Hartnagel, H.
author_sort Evtukh, A.
title Провiднi наностержнi в АПВ плiвках, зумовленi трансформацiєю вуглецю
title_short Провiднi наностержнi в АПВ плiвках, зумовленi трансформацiєю вуглецю
title_full Провiднi наностержнi в АПВ плiвках, зумовленi трансформацiєю вуглецю
title_fullStr Провiднi наностержнi в АПВ плiвках, зумовленi трансформацiєю вуглецю
title_full_unstemmed Провiднi наностержнi в АПВ плiвках, зумовленi трансформацiєю вуглецю
title_sort провiднi наностержнi в апв плiвках, зумовленi трансформацiєю вуглецю
title_alt Conductive Nanorods in DLC Films Caused by Carbon Transformation
description The influence of diamond-like carbon (DLC) films deposited under various conditions on the electron field emission (EFE) of silicon (Si) tips has been investigated. During the nitrogen-doped DLC film deposition, the nitrogen content in a gas mixture is varied from 0% to 45%. In this context, the effective work function is optimized, by reaching the values less than 1 eV. A sharp increase in the emission current at high electric fields and a decrease of the threshold voltage after the pre-breakdown conditioning of a DLC film on Si tips have been measured. At high current densities and the resulting local heating, the diamond-like sp3 phase transforms into a conducting graphite-like sp2 phase. As a result, an electrical conducting nanostructured channel is formed in the DLC film. The diameter of the conducting nanochannel is estimated from the reduced threshold voltage after the pre-breakdown conditioning to be in the interval 5–25 nm. The presence of this nanochannel in the insulating matrix leads to a local enhancement of the electric field and a reduced threshold voltage for EFE. The obtained results can be used for the development of highly efficient field emission cathodes. To explain the experimental EFE results based on a transformation of DLC films and the generation of conduction nanochannels, the changes of the electron affinity (x0) for various carbon structures and impurity point defects have been calculated. The influence of the rehybridization of bonds in various carbon crystal structures on x0 is shown. The formation of conducting channel arrays in DLC films will allow us to significantly enhance EFE even on flat surfaces without tips.
publisher Publishing house "Academperiodika"
publishDate 2018
url https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018671
work_keys_str_mv AT evtukha conductivenanorodsindlcfilmscausedbycarbontransformation
AT litovchenkov conductivenanorodsindlcfilmscausedbycarbontransformation
AT strikham conductivenanorodsindlcfilmscausedbycarbontransformation
AT kurchaka conductivenanorodsindlcfilmscausedbycarbontransformation
AT yilmazogluo conductivenanorodsindlcfilmscausedbycarbontransformation
AT hartnagelh conductivenanorodsindlcfilmscausedbycarbontransformation
AT evtukha providninanosteržnivapvplivkahzumovlenitransformaciêûvuglecû
AT litovchenkov providninanosteržnivapvplivkahzumovlenitransformaciêûvuglecû
AT strikham providninanosteržnivapvplivkahzumovlenitransformaciêûvuglecû
AT kurchaka providninanosteržnivapvplivkahzumovlenitransformaciêûvuglecû
AT yilmazogluo providninanosteržnivapvplivkahzumovlenitransformaciêûvuglecû
AT hartnagelh providninanosteržnivapvplivkahzumovlenitransformaciêûvuglecû
first_indexed 2023-03-24T08:56:33Z
last_indexed 2023-03-24T08:56:33Z
_version_ 1795757643536531456
spelling ujp2-article-20186712019-04-23T07:39:04Z Conductive Nanorods in DLC Films Caused by Carbon Transformation Провiднi наностержнi в АПВ плiвках, зумовленi трансформацiєю вуглецю Evtukh, A. Litovchenko, V. Strikha, M. Kurchak, A. Yilmazoglu, O. Hartnagel, H. diamond-like carbon film electron field emission conductive nanorods carbon nanotube - The influence of diamond-like carbon (DLC) films deposited under various conditions on the electron field emission (EFE) of silicon (Si) tips has been investigated. During the nitrogen-doped DLC film deposition, the nitrogen content in a gas mixture is varied from 0% to 45%. In this context, the effective work function is optimized, by reaching the values less than 1 eV. A sharp increase in the emission current at high electric fields and a decrease of the threshold voltage after the pre-breakdown conditioning of a DLC film on Si tips have been measured. At high current densities and the resulting local heating, the diamond-like sp3 phase transforms into a conducting graphite-like sp2 phase. As a result, an electrical conducting nanostructured channel is formed in the DLC film. The diameter of the conducting nanochannel is estimated from the reduced threshold voltage after the pre-breakdown conditioning to be in the interval 5–25 nm. The presence of this nanochannel in the insulating matrix leads to a local enhancement of the electric field and a reduced threshold voltage for EFE. The obtained results can be used for the development of highly efficient field emission cathodes. To explain the experimental EFE results based on a transformation of DLC films and the generation of conduction nanochannels, the changes of the electron affinity (x0) for various carbon structures and impurity point defects have been calculated. The influence of the rehybridization of bonds in various carbon crystal structures on x0 is shown. The formation of conducting channel arrays in DLC films will allow us to significantly enhance EFE even on flat surfaces without tips. Дослiджено вплив алмазоподiбних вуглецевих (АПВ) плiвок, осаджених на кремнiєвi вiстря при рiзних умовах на польову емiсiю електронiв. Пiд час осаджування сумiш азоту в газовiй камерi змiнювалась вiд 0 до 45%. Оцiнки величини роботи виходу досягали значень, менших вiд 1 еВ. Cпостерiгалось рiзке збiльшення струму емiсiї при великих значеннях електричного поля i зменшення бар’єра пiсля досягнення передпробiйних умов для АПВ плiвок на кремнiєвих вiстрях. При великiй густинi струму в результатi локального нагрiву алмазоподiбна sp3-фаза перетворюється в провiдну sp2-фазу. Внаслiдок цього в АПВ плiвках утворюються провiднi наноструктурованi канали. Дiаметр провiдних наноканалiв було оцiнено зi зменшення бар’єра пiсля досягнення передпробiйних умов i вiн змiнювався в дiапазонi вiд 5 до 25 нм. Наявнiсть таких наноканалiв в дiелектричнiйматрицi приводить до локального зростання електричного поля i зменшення бар’єра для електронної польової емiсiї. Для пояснення експериментальних результатiв польової емiсiї, базуючись на трансформацiї алмазоподiбних плiвок i утвореннi провiдних наноканалiв, було розраховано змiну електронної спорiдненостi (x0) для вуглецевих структур з включеннями рiзної кiлькостi точкових дефектiв. Показано вплив регiбридизацiї зв’язкiв у рiзних вуглецевих структурах на електронну спорiдненiсть (x0) i вiдповiдно на роботу виходу. Утворення провiдних наноканалiв в АПВ плiвках дозволяє значно збiльшити польову емiсiю навiть для плоских поверхонь без гострiй. Отриманi результати можуть бути використанi для розробки високоефективних емiсiйних катодiв. Publishing house "Academperiodika" 2018-12-15 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018671 10.15407/ujpe62.06.0526 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 62 No. 6 (2017); 526 Український фізичний журнал; Том 62 № 6 (2017); 526 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe62.06 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018671/788 Copyright (c) 2018 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine