О.Е. Глухова - д.ф.-м.н., зав. кафедрой «Радиотехника и электродинамика», Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского. E-mail: glukhovaOE@info.sgu.ru А.С. Колесникова - к.ф.-м.н., ассистент, кафедра «Радиотехника и электродинамика», Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского. E-mail: kolesnikova.88@mail.ru М.М. Слепченков - к.ф.-м.н., ассистент, кафедра «Радиотехника и электродинамика», Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского. E-mail: slepchenkovm@mail.ru Г.В. Савостьянов - программист, отдел математического моделирования, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского. E-mail: follow.a.white.rabbbitt@gmail.com Д.С. Шмыгин - программист, отдел математического моделирования, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского. E-mail: shmygin.dmitriy@gmail.com

Представлены результаты прогностического моделирования оптимальной геометрии композита на основе углеродных нанотрубок (УНТ) и графена, перспективного для использования в качестве базового элемента устройств эмиссионной электроники. Проведена оценка оптимальности композита исходя из значения работы выхода и коэффициента усиления электрического поля. Установлено, что высокой эмиссионной способностью и энергетической устойчивостью будет обладать нанокомпозит УНТ-графен, в котором углеродная нанотрубка имеет диаметр 0,5 нм и длину 0,7 нм при фиксированном расстоянии между нанотрубками 3,7 нм.

 

1. Fursey G.N. Field emission in vacuum microelectronics. N Y: Kluwer Academic, Plenum Publishers. NewYork. 2005. 205 p.
2. Гуляев Ю.В., Синицын Н.И., Торгашов Г.В. Автоэлектронная эмиссия с углеродных нанотрубных и нанокластерных пленок // Радиотехника и электроника. 2003. Т. 48. № 11. С. 1399−1406.
3. Chernozatonskii L.A., Gulyaev Yu.V., Kosakouskaya Z.Ya., Sinitsyn N.I., Torgashov G.V., Zakharchenko Yu.F., Fedorov E.A., Val\'chuk V.P.ElectronFieldEmissionfromNanofilamentCarbonFilms// Chem. Phys. Lett. 1995. V. 233. P. 63.
4. Shesterkin V.I., Glukhova O.E., Ivanov D.V., Kolesnikova A.S. Computational and Experimental Estimation of the Autoelectron Energy Spectrum for Multiple Tip Cathode Matrix Made of Glassy Carbon // Journal of Communications Technology and Electronics. 2014. V. 59. № 8. P. 827−832.
5. Rizler A.G., Hafner J.H., Nikolaev P., Nordlander P., Lou L., Kim S.G., Tomanek D., Nordlander P., Colbert D.T., Smalley R.E. Unraveling Nanotubes: Field Emission from an Atomic Wire // Science. 1995. V. 269. P. 1550−1553.
6. Wu Y., Zhang T., Zhang F., Wang Y., Ma Y., Huang Y., Liu Y., Chen Y. In Situ Synthesis of Graphene/Single-Walled Carbon Nanotube Hybrid Material by Arc-Discharge and its Aplication in Supercapacitors // Nano Energy. 2012. V. 1. P. 820−827.
7. Kondo D., Sato S., Awano Y. Self-Organization of Novel Carbon Composite Structure: Graphene Multi-Layers Combined Perpendicularly with Aligned Carbon Nanotubes // Applied Physics Express. 2008. V. 1. P. 074003.
8. Seo S.D., Hwang I.S., Lee S.H., Shim H.W., Kim D.-W. 1D/2D Carbon Nanotube/Graphene Nanosheet Composite Anodes Fabricated Using Electrophoretic Assembly // Ceramics International. 2012. V. 38. P. 3017−3021.
9. Zhu Y., Li L., Zhang C., Casillas G., Sun Z., Yan Z., Ruan G., Peng Z., Raji A.R.O., Kittrell C., Hauge R.H., Tour J.M., A Seamless Three-Dimensional Carbon Nanotube Graphene Hybrid Material // Nature Communications. 2012. V. 3. P. 1−7.
10. Gong J., Yang P. Investigation on Field Emission Properties of Graphene-Carbon Nanotube Composites // RSC Adv. 2014. V. 4. P. 19622−19628.
11. Deng J.H., Wang F.J., Cheng L., Yu B., Li G.-Z., Hou X.-G., Li D.-J., Cheng G.-A. Improved Field Emission of Few-Layer Graphene-Carbon Nanotube Composites by High-Temperature Processing // Materials Letters. 2014. V. 124. P. 15−17.
12. Varshney V., Patnaik S.S., Roy A.K., Froudakis G., Farmer B.L. Modeling of Thermal Transport in Pillared-Graphene Architectures // ACS Nano. 2010. V. 4. № 2. P. 1153−1161.
13. Pop E., Varshney V., Roy A.K. Thermal Properties of Graphene: Fundamentals and Applications// Materials Research Society. 2012. V. 37. P. 1273.
14. Gong J., Yang P. Investigation on Field Emission Properties of Graphene-Carbon Nanotube Composites // RSC Adv. 2014. V. 4. P. 19622.
15. Чернозатонский Л.А., Шека Е.Ф., Артюх А.А. Графен-нанотрубные структуры: строение и энергетика образования // Письма в ЖЭТФ. 2009. Т. 89. С. 412−417.
16. Глухова О.Е., Савостьянов Г.В.,Сафонов Р.А. Многопроцессорный программно-информационный комплекс моделирования молекулярных систем для супер-ЭВМ «KVAZAR» // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014610217.
17. Brenner D.W. Empirical Potential for Hydrocarbons for Use in Simulating the Chemical Vapor Deposition of Diamond Films // Phys. Rev. B. 1990. V. 42. № 15. P. 9458−9471.
18. Khodakarami A., Pedramrazi S.M., Farahani H.F. Analysis of Auxiliary Winding Effect on the Leakage Inductance Reduction in the Pulse Transformer Using ANSYS // J. Electromagnetic Analysis & Applications. 2010. V. 2. P. 513−518.
19. Saito R., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S. Physical Properties of Carbon Nanotubes. London: WorldScientiécPubl. 1998. P. 259.
20. Kosevich A.M. The Crystal Lattice: Phonons, Solitons, Dislocations, Superlattices Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2005. P. 345.
21. Загpадник P., Полак P. Основы квантовой химии. М.: Миp. 1979. 504 с.
22. Глухова О.Е. Теоретический анализ строения и физических свойств углеродных нанокластеров с позиций разработки на их основе наноустройств различного назначения. Дис. - докт. физ.-мат. наук. Саратов - 2009. 512 с.
23. Zhao J., Han J., Lu J.P. Work Functions of Pristine and Alkali-Metal Intercalated Carbon Nanotubes and Bundles // Physical Review B. 2002. V. 65. P. 193401(4).
24. Dannenmayer K., Kudrna P., Tichy M., Mazouffre S. Measurement of Plasma Parameters in the Far-Field Plume of a Hall Effect Thruster // Plasma Sources Sci. Technol. 2011. V. 20. P. 065012 (9).