NCD и UNCD пленки сильно отличаются КР спектрами, прозрачностью и теплопроводностью. Принципиально важно, что в этих пленках отличаются условия квантования оптических и акустических фононов. Сравнение КР и ИК спектров в наноалмазе и обоих типах алмазных пленок позволяет обсудить формирование правил отбора колебательных мод и возможность квантового расщепления в колебательных спектрах, которое давно предсказал И. М. Лифшиц.
5.3 Автоэмиссионные катоды и вакуумная микроэлектроника
Рассмотрим новые тенденции применения наноалмаза в вакуумной и твердотельной электронике, которые связаны с автоэмиссионными (холодными) катодами из наноалмаза.
В последние несколько лет во всем мире резко возрос интерес к эмиссионным свойствам алмаза, что связано с перспективами создания холодных катодов с алмазными покрытиями. Алмазные катоды уже продемонстрировали стабильную и воспроизводимую эмиссию, высокие максимальные токи эмиссии, работу в условиях низкого вакуума. Изготовлены прототипы приборов с алмазными катодами: плоские дисплеи и источники света, датчики давления; точечные источники электронов.
В настоящее время на повестке дня стоит задача создания практического алмазного катода. Такой катод должен удовлетворять как требованиям разработчиков прибора к параметрам катода, так и требованиям технологов к методам изготовления катода, совместимых с условиями массового производства.
Одной из ключевых проблем при создании практического алмазного катода является выбор конкретного "алмазного материала". Здесь следует учитывать как физические свойства материала (легирование, состояние поверхности и пр.) так и технологические критерии (воспроизводимое формирование алмазных покрытий на большой площади, время жизни катодов, стоимость процесса). До последнего времени, основная часть исследований эмиссионных свойств алмаза относится к алмазным пленкам, полученным методами осаждения из газовой фазы. Газофазным методам осаждения алмаза присущи серьезные недостатки с точки зрения изготовления практических катодов.
Недавно предложен альтернативный способ формирования алмазных покрытий – электрофорез из суспензии алмазного порошка . Данный процесс используется для формирования покрытий "холодным" способом из взвесей, суспензий и микроэмульсий. Электрофорез свободен от недостатков, присущих газофазным методам осаждения. Процесс проводится при комнатной температуре, алмазное покрытие может быть осаждено на произвольную проводящую подложку. При электрофорезе нет принципиальных ограничений на размеры подложки. Возможно селективное осаждение покрытий на отдельные участки в приборной структуре. Для электрофореза используют алмазные порошки, в которых возможно предварительно управлять содержанием примеси независимо от процесса осаждения. Наконец, электрофорез не требует дорогостоящего оборудования и длительность процесса не превышает нескольких минут .
Наноалмаз обладает рядом особенностей, которые делают его одним из самых перспективных материалов для изготовления алмазных катодов. Испытания катодов на основе наноалмаза показали их высокую эффективность [101]. Катоды испытывались в прототипах вакуумных электронных приборов: автоэмиссионного дисплея и плоского источника света. Данные устройства обеспечивали яркость порядка 100 Кд/м2 при напряжении 300 В (дисплеи) и 2000 Кд/м2 при напряжении 2-3 кВ (источники света). Наблюдалась высокая однородность эмиссии на всей площади катода. Сравнение эмиссионных характеристик приборов с катодами на основе УДА с аналогичными приборами, в которых использовались катоды с газофазными алмазными покрытиями, показало, что электрофоретические покрытия УДА не уступают по своим эмиссионным свойствам газофазным покрытиям .
5.4 Получение резонансных наноэлектромеханических структур
Резонансные NEMS впервые изготовлены в нанокристаллических алмазных пленках. Для этой цели были выращены сплошные тонкие алмазные пленки до 80 нм, с использованием CVD совместно с микроволновой плазмой. Горизонтальные размеры изготовленных структур были всего 50 нм, и измеренные механические резонансные частоты были до 640 МГц (Рис.7). Механические добротности были в диапазоне 2500-3000 при комнатной температуре. Упругие свойства этих пленок, полученные при резонансных измерениях (модуль Юнга), были близки к монокристаллу алмаза .
Рис. 7. а) Структура мембранных ячеек NEMS радиусов 8 и 2,5 мкм. б) Резонансные частоты алмазных NEMS, на вставке резонатор длиной 8 мкм.
5.5 Новые технологические приложения наноалмаза
Новые приложения наноалмаза связаны с использованием микроэмульсионных технологий, которые не всегда совместимы с современными методами получения устройств и приборов на квантовых точках типа молекулярно-лучевой эпитаксии.
Наноалмаз и нанокристаллические алмазные пленки имеют широкие перспективы применения для различных устройств электроники, NEMS, полевых транзисторов, в холодных катодах, для оптических затворов. Развиваются методы нанолитографической модификации алмаза для управления высотой барьера Шоттки.
5.6 К приборам на гетерогенных наноалмазных структур
Физические основы функционирования приборов на гетерогенных наноалмазных структурах только начинают создаваться. Поэтому в этом разделе мы лишь кратко наметим основные тенденции будущих приборов и устройств на наноалмазных гетероструктурах.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.