ядку 1000, що дозволяє знизити порогові напруженості електричного поля в район 1-2 В/мкм.
Однак, при синтезі вуглецевих нанотрубок в пористих матрицях анодного оксиду алюмінію, має місце ряд проблем, однією з яких є наявність надійного електричного контакту нанотрубок до підкладки через наявність бар'єрного оксидного шару в структурі оксидних осередків, який виключає електричний контакт вуглецевої нанотрубки до підкладки.
Для вирішення даної проблеми можна застосовувати три типи контактних інтерфейсів (нанокаталізатори: металлоксідного, напівпровідникового і металевого), отриманих електрохімічним способом за допомогою видалення бар'єрного шару анодного оксиду алюмінію. Що в свою чергу, дозволяє сформувати прямий фізичний і електричний контакт вуглецевої нанотрубки до підкладки, при незначному збільшенні діаметрів пір оксидної матриці, а також значно поліпшити автоемісійним характеристики і досягти високих значень емісійних струмів, що має особливу значущість для практичних застосувань.
Більш детально розглянемо застосування контактних інтерфейсів на прикладі. Вихідні зразки являють собою напилені на кремнієві підкладки n-типу провідності з опором 4 Ом /? та орієнтацією (100) у вакуумі магнетронним способом тонкоплівкові структури. Для першого типу інтерфейсу Напилювана титан товщиною 250 нм (перший шар), алюміній товщиною 1,5 мкм (другий шар). Для другого і третього типів інтерфейсу Напилювана тільки алюміній товщиною 1,5 мкм. Формування пористої матриці анодного оксиду алюмінію здійснювали електрохімічним методом у водному розчині щавлевої кислоти (Н 2 С 2 О 4) з концентрацією 0,2 М в гальваностатичного режимі при щільності анодного струму 8 мА/см 2 і температурі електроліту 20? С.
Для зразків першого типу по досягненні фронтом анодування титанового підшару відбувалося локальне анодування титану під кожною порою з утворенням стовпчиків оксиду титану, який проколював бар'єрний оксидний шар оксидної комірки і виростав, внаслідок об'ємного зростання, в нижню частину пори. Для гарантованого видалення бар'єрного оксидного шару на дні кожної пори зразок піддавався реанодірованію в тому ж електроліті. Реанодірованіе, здійснювалося в потенціостатичному режимі з лінійною розгорткою потенціалу зі швидкістю 1 В/с до 60 В і витримкою при цих умовах 30 хвилин. Потім зразки піддавалася операції розширення пір в нагрітому до 50? З 2М розчині сірчаної кислоти (Н 2 SO 4) протягом 25 хвилин. Отримана структура характеризується наступними параметрами: висота анодного оксиду алюмінію - 2 мкм, діаметр пор - 45 нм, крок матриці - 120 нм, висота стовпчиків оксиду титану - 100 нм. У підсумку був сформований перший тип контактного інтерфейсу вуглецевих нанотрубок до підкладки через Ti/TiO2 (Мал. 7.2).
Рис. 7.2 - Схематичне зображення і мікрофотографія контактного інтерфейсу в матриці анодного оксиду алюмінію між вуглецевими нанотрубками і підкладкою на основі TiO 2/Ti системи.
Другий тип інтерфейсу був отриманий шляхом анодирування на кремнії. У даному випадку за досягненні фронтом анодування поверхні кремнію під впливом прикладеного електричного поля іонізований кисень, що доставляється до бар'єрного шару аніонами електроліту відновлюється до молекулярного кисню, в результаті чого починається газовиділення з поверхні бар'єрного шару. Електрони з підкладки, при цьому, туннелируют через бар'єрний шар, через так звані наноканали, які з плином часу поступово збільшуються в розмірах до такої міри, що через них починає проходити іонізований кисень і аніони електроліту. У цей час аніони починають входити в контакт з кремнієм під порами. У цьому місці починають формуватися циліндричні кишені, в яких утворюється молекулярний кисень, і він поступово накопичуючись, виходить на поверхню, розширюючи наноканали. На поверхні кремнію, при цьому, в місці контакту з електролітом під кожною порою утворюється тонкий (5 нм) шар оксиду кремнію. Потім зразки піддаються операції розширення пір в нагрітому до 50? З 2М розчині сірчаної кислоти (Н 2 SO 4) протягом 25 хвилин (Рис. 7.3).
Рис. 7.3 - Схематичне зображення і мікрофотографія контактного інтерфейсу в матриці анодного оксиду алюмінію між вуглецевими нанотрубками і підкладкою на основі SiO 2/Si системи.
Третій тип інтерфейсу отриманий за допомогою матриць другого типу в пори, якої, електрохімічно осідає нікель. Електрохімічне осадження нікелю проводиться у водному розчині 0,38М сульфату нікелю NiSO 4, 0,13М хлориду нікелю NiCl 2, 0,65 м борної кислоти H 3 BO 3 з додаванням CH 3 (CH 2) 11 OSO 3 Na, доведеним до значення рН 5 , 2 20% розчином NaOH, при щільності струму j=4 мА/см2 протягом 5 хвилин. Катодний потенціал при осадженні становить 0,9-0,7 В. Температура електроліту підтримується в діапазоні 45? ± 1? С. Для електрохі...
