Фізико-хімічні та емісійні властивості гетерогенних систем на основі скандію - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукТому уже тривалий час велика кількість дослідників в усьому світі виконує експериментальні дослідження, присвячені вивченню властивостей систем, які складаються з компонентів робочої поверхні МПЕ та певним чином моделюють її. Розвязання задач, спрямованих на визначення механізму емісії металевопористих емітерів, і, зокрема, на зясування ролі скандію в цьому механізмі, дозволить істотно покращити експлуатаційні параметри джерел електронів такого типу і, як наслідок, поліпшити характеристики та параметри приладів, побудованих на їхній основі. Дослідження, результати яких наведені в даній дисертаційній роботі, виконувалися згідно планів науково-дослідних робіт лабораторії емісійної електроніки кафедри фізичної електроніки радіофізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка і стали складовою частиною науково-дослідних робіт, які виконувалися в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка в рамках комплексної наукової програми “Новітні та ресурсозберігаючі технології”: “Фізико-хімічні властивості матеріалів, що широко використовуються в електронній техніці”, № ДР 0194U030932, 1996 р.; Для досягнення мети необхідно розвязати такі наукові задачі: · дослідити взаємодію компонентів активної речовини МПЕ в першу чергу, між собою, та з матеріалом матриці, використовуючи системи, що моделюють робочу поверхню МПЕ; Вперше показано, що вольтамперні характеристики скандатних металевопористих емітерів в області обмеження анодного струму просторовим зарядом (в роботі - область анодних напруг до 1000 В) не описуються законом Чайльда-Ленгмюра, і їхній комплексний аналіз дозволяє говорити про термоавтоелектронний характер емісії зразків, що досліджувалися.Щодо напорошення барію на товстий шар кальцію (крива 1), то робота виходу системи монотонно зменшується від значення роботи виходу кальцію до стаціонарного значення, характерного для товстого шару барію на вольфрамі. Аналіз характеру зміни амплітуд оже-ліній барію та кальцію в цей період свідчить, що на початковому етапі на кальції утворюється моношар барію, а після цього адсорбція має острівковий характер (механізм Странского-Крастанова). Набагато цікавіше веде себе система, що складається з товстого шару барію на вольфрамі, на який напорошується кальцій в кількості, що еквівалентна товстому шару. Аналогічна ситуація має місце й при одночасному напорошенні барію та кальцію на вольфрам: швидкості напорошення адсорбатів однакові, але робота виходу системи відповідає роботі виходу барію. Аналіз результатів дослідження адсорбції кальцію на товстий шар барію дозволяє стверджувати, що на початковому етапі напорошення кальцію утворюється плівка (товщиною в декілька моношарів), яка складається з атомів барію та кальцію та має роботу виходу, що мало відрізняється від роботи виходу барію.Експериментальне дослідження процесу окислення скандію та кальцію показало, що механізми окислення цих речовин мають багато спільного, що є аргументом на користь висновку, зробленого у третьому розділі, про те, що з точки зору адсорбційних властивостей скандій є певним “аналогом” кальцію на початкових стадіях адсорбції барію. Отримані результати дають усі підстави стверджувати, що при кімнатній температурі окислення товстого шару як скандію, так і кальцію, який був вирощений на монокристалі W(110), відбувається у два етапи. Подібна ситуація спостерігалася й раніше у випадку, коли барій напорошувався на товстий шар чистого скандію і процес адсорбції також супроводжувався ростом тривимірних острівців барію. Але, якщо дані, наведені в літературі, вказують на те, що подальше зростання температури призводило до звільнення вольфрамової підкладки від адсорбату, то в нашому випадку зростання температури до Т=1250 К супроводжується певним “розтіканням” острівців (амплітуди усіх оже-ліній скандію, кальцію та кисню зростають, а амплітуда оже-лінії вольфраму зменшується). Цей результат дуже добре узгоджується з літературними даними із досліджень процесу десорбції окису скандію, де показано, що окислення скандію при кімнатній температурі значно збільшує енергію його звязку з вольфрамом - температура десорбції на 160 К вище, ніж для чистого скандію, максимум десорбції спостерігається при температурі ~ 1700 К, а повна десорбція окису скандію відбувається при температурі більшій, ніж 2000 К.При напорошенні барію на товстий шар кальцію і навпаки, процес адсорбції носить острівковий характер, а концентраційна залежність роботи виходу системи адсорбат-адсорбент є монотонною. Проте, при адсорбції кальцію на товстий шар барію вже на початковому етапі напорошення утворюється плівка (товщиною декілька моношарів), яка складається з суміші атомів барію та кальцію та має роботу виходу, що мало відрізняється від роботи виходу барію.

.Основний зміст роботи