Рефераты
Электрон идёт «на работу»
Добрую половину прошлого века почти вся электроника использовала радиолампы — электронно-вакуумные приборы. В них поток электронов, управляемый напряжениями на электродах, позволял усиливать, преобразовывать и создавать электрические сигналы. Источником потока электронов в радиолампе служит катод — электрод, который для работы должен нагреться до высокой температуры, а это — уменьшение кпд и срока службы. Поэтому для разработки долговечных катодов приходилось идти на разные технологические ухищрения. Например, формировать на поверхности небольшой избыток щелочного металла (чаще цезия) или щёлочноземельного (чаще бария), что увеличивало выход электронов и позволяло катоду работать при меньшем нагреве. Со временем полупроводниковые приборы почти повсеместно вытеснили радиолампы, оставив им область применения высоких мощностей и частот, где они успешно живут и совершенствуются поныне.
Кроме термоэлектронной эмиссии (испускание электронов при нагревании), с её проблемами долговечности катодов, существует, например, автоэлектронная эмиссия, где для извлечения электронов из катода его нужно не греть, а действовать на него электрическим полем с высокой напряжённостью (так называемый холодный катод). Если сделать катод в виде многочисленных тонких игл, то на них создаётся высокая напряжённость поля и электроны с большей охотой покидают поверхность. Острия легко делать из тугоплавких металлов, но они быстро окисляются, поскольку даже в хорошо вакуумированной радиолампе вакуум всё равно не идеальный. В таких условиях лучше себя ведёт углерод, хоть графит, хоть алмаз, однако из него сложно изготовить правильное остриё. Можно ли сделать так, чтобы и радиолампа была сыта электронами, и катод остался целым?
Исследователи из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН (Санкт-Петербург) изготовили острия холодного катода из иридия и рения и нанесли на них углерод, который образует на поверхности монослой графена либо графеновые наросты. Далее на эту структуру напылили натрий или барий. Оказалось, что углерод защищает основной металл от окисления, что напылённый металл увеличивает выход электронов, что он может располагаться и под плёнкой углерода, и поверх неё и что он по-разному сорбируется на разных участках острия.