В процессе выполнения гранта РНФ 21–19-00226 научный коллектив под руководством заведующей кафедрой радиотехники и электродинамики, О.Е. Глуховой, достиг значительных результатов в исследовании эмиссионных свойств стеклоподобного углерода. Согласно данным просвечивающей электронной микроскопии и построенной на их основе структурной модели Харриса стеклоподобный углерод можно представить в виде самоорганизующихся фуллереноподобных сфероидов и неупорядоченных изогнутых графеновых чешуеек. Среди главных достоинств стеклоуглерода его исключительные механические свойства. Шероховатая поверхность стеклоподобного углерода выступает в роли множества эмиссионных наноцентров и обеспечивает высокую плотность эмиссионного тока. Большое количество нано/микропор вв структуре стеклоуглерода открывает широкие возможности для заполнения их атомами щелочных металлов и различными наночастицами, обеспечивающими снижение работы выхода электронов. Члены научной группы О.Е. Глухова с помощью высокоточных квантовых методов атомистического моделирования провели исследование влияния температуры в диапазоне 50–1000К для пленки стеклоуглерода в зависимости от типа подложки и количества слоёв в подложке. Научная значимость проведенного исследования обусловлена следующими моментами:
-
Установлен эффект снижения работы выхода квази-2D стеклоподобного углерода при его посадке на поверхность подложки в виде слоистой пленки из кремния Si и в виде слоистой пленки из диоксида кремния SiO2;
-
Показана возможность управления величиной снижения работы квази-2D стеклоподобного углерода выхода за счет варьирования количеством слоев в подложке, то есть ее толщиной. Для каждого типа подложки определено количество слоев, при котором работа выхода достигает своего насыщения;
-
Выявлены особенности влияния температуры на работу выхода стеклоподобного углерода в зависимости от химического состава подложки. Увеличение температуры с 300 К до 1000 K не приводит к изменению работы выхода стеклоподобного углерода на слоистой подложке из Si, в то время как для стеклоподобного углерода на слоистой подложке из SiO2 она уменьшается на 3-6% в зависимости от числа слоев подложки. Установлено, что причиной различий в поведении работы выхода является проникновение верхнего слоя атомов подложки SiO2 в нанопоры стеклоподобного углерода с ростом температуры, т.е. сращивание пленки стеклоподобного углерода с подложкой, и, как следствие этого, смещение уровня Ферми за счет вклада атомов кислорода в плотность электронных состояний.
Перечисленные выше оригинальные результаты имеют важное практическое значение как с позиции управления электронными и эмиссионными свойствами пленок стеклоподобного углерода, так и с позиции конструирования на их основе полевых эмиттеров с низкой работой выхода. Они опубликованы в журнале Computational Material Science издательства Elsevier, входящего в перечень изданий первой квартили Q1 по данным наукометрических платформ Scopus и Web of Science Core Collection.