Предложены и рассчитаны вакуумная автоэмиссионная триодная структура с напыленными в шахматном порядке на проводящую подложку (катод) высокоомными полупроводниковыми или диэлектрическими прямоугольными параллелепипедами микронных размеров, а также структура с наноразмерной пленкой на катоде из напыленных алмазографитовых кластеров. Теоретически и экспериментально показано, что рассмотренные структуры обладают существенно большими эмиссионными способностями по сравнению с непокрытым катодом. DOI: 10.21883/JTF.2018.02.45422.2375 Введение В последнее время большое значение уделяется изу-чению эмиссионных свойств различных углеродных структур, особенно в связи с необходимостью создания сильноточных автоэмиссионных источников электрон-ных пучков для ЛБВ, плоских панелей и для других приложений [1][2][3][4][5][6]. Известные автоэмиссионные струк-туры острийного и лезвийного типов не удовлетворя-ют ряду требований [1-2]. В острийных автокатодах эмиссия идет в основном с острий, разогрев которых приводит к взрывной эмиссии и не позволяет получать большие интегральные значения тока и долговечные ка-тоды. Матричные автокатоды создают большой разброс электронов по углам и не позволяют получать широкие и тонкие ленточные пучки. Лезвийные автокатоды не позволяют получать большие токи.В настоящей работе предложено использовать ре-льефные углеродные структуры из алмазных и гра-фитовых микроструктур из нанокластеров на длинном плоском катоде с большой площадью (рис. 1). Шахмат-ные микроструктуры, состоящие из алмазографитовых нанокластеров (рис. 2, a), мы получали микроволновым плазмохимическим осаждением из паров этанола [7,8]. Алмазная фаза соответствует высокоомному полупро-водниковому состоянию, тогда как графитовая фаза имеет проводимость, близкую к металлической. Такие плоские структуры демонстрируют увеличение эмиссии на 2−3 порядка [9,10] по сравнению с традиционной теорией Фаулера−Нордгейма, хорошо работающей для металлов. Экспериментально исследованы разные авто-эмиссионные структуры с квазиплоской поверхностью, состоящей из различных структур углерода: фулеренов, нанотрубок, графеновых чешуек и лент, стеклоуглерода, алмазных и графитовых кластеров [1,2,5-10]. Повы-шенная полевая эмиссия наблюдается для всех алло-тропных модификациях углерода, что делает их весьма перспективными для создания сильноточных источников электронных пучков. В работах [9,10] показано, что повышенная эмиссия не связана с усилением поля за счет острийного эффекта, что позволяет получать токоотбор практически со всей поверхности эмиттера без существенного разогрева каких-либо ее элементов и без образования взрывной эмиссии. Это также поз-воляет увеличить интегральный ток и долговечность автокатодов при меньших напряжениях. Оценки по формуле Фаулера−Нордгейма для таких структур да-ют физически неоправданные значения работы выхода (РВ) порядка 0.01−0.1 eV, что явно не соответствует квантовомеханическим расчетам и экспериментам для углерода в виде графита (4.6−5 eV) и других его структур типа фулеренов, нанотрубок, графена, РВ ко-торых имеет такой...
