Финальный отчет по проекту РФФИ № 20-07-01062 А
«Фундаментальные основы создания элементной базы нано-электроники и НЭМС на основе УНТ путем механического нано-ассемблирования «снизу-вверх» с помощью нанозахвата с эффектом памяти формы»
Руководитель: к.ф.-м.н. С.В. Фонгратовски
В ходе проекта получены следующие основные результаты: При изучении структуры закрытых УНТ, были получены микрофотографии образцов УНТ в различных микроскопах для диодной схемы с катодом с УНТ, анодом и вакуумным промежутком для холодной полевой эмиссии (ХПЭ). По микрофотографиям было установлено, что в условиях ХПЭ в образцах закрытых УНТ, на нанометровой шкале могут существовать по крайней мере два различных вида сверхрешеток. Установлено, что более крупномасштабная сверхрешетка – возникает когда ток течет вдоль оси УНТ. Эта сверхрешетка, вероятно, вызвана периодической деформацией стенок УНТ и имеет характерный период примерно 30-40 нм.
Метаповерхности были изготовлены путем формирования жгутов сверхдлинных УНТ, параллельно друг другу выложенных на диэлектрическую подложку. Было изучено взаимодействие электромагнитных волн микроволнового и ММ диапазонов с этими метаповерхностями. Выявлено наличие резонансного и резко анизотропного поглощения электромагнитного излучения. Обнаруженное резонансное поглощение легко перестраивается в диапазоне от 26,5 до 40 ГГц путем изменения параметров метаповерхности. Максимальное значение поглощения композитов в эксперименте составляет 25 дБ. Результаты могут быть полезны для разработки поглотителей и поляризационных фильтров микроволн.
При исследовании ХПЭ были экспериментально изучены ВАХ нанодиода с катодом из закрытой УНТ и вакуумным зазором между ним и вольфрамовым анодом (Рис. 1а). Выявлены аномалии в виде пиков с возникновением отрицательной дифференциальной проводимости при малых и больших токах на ВАХ холодной полевой эмиссии закрытых УНТ (Рис. 1б). Отрицательная дифференциальная проводимость вблизи этих пиков может быть перспективной основой для создания генераторов СВЧ колебаний на основе холодной полевой эмиссии из УНТ.
(а) (б)
Рис. 1. (а) Электронно- микроскопическое изображение одиночной УНТ в схеме измерения ее ВАХ на макете нанодиода. 1-нанотрубный эмиттер, 2- катод, 3- анод из вольфрамовой микропроволоки. Длина УНТ составляет 710 нм, расстояние до анода 873 нм. (б) ВАХ полевой эмиссии УНТ, измеренной на макете нанодиода, и соответствующий ей график, построенный в координатах log(I/U2)-1/U.