|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Разработка научных основ создания энергосберегающих катодолюминесцентных источников света с наноуглеродными холодными катодамиНИР
- Руководитель НИР: Образцов А.Н.
- Участники НИР: Исмагилов Р.Р., Клещ В.И.
- Подразделение: Физический факультет
- Срок исполнения: 1 сентября 2010 г. - 19 ноября 2012 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): Тема 99/10 - МК Государственный контракт №16.740.11.0071 от 01 сентября 2010
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Индустрия наносистем и материалов
- ПН России: Информационно-телекоммуникационные системы
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.19.04 Структура твердых тел
- 29.19.16 Физика тонких пленок. Поверхности и границы раздела
- 29.19.22 Физика наноструктур. Низкоразмерные структуры. Мезоскопические структуры
- 47.29.29 Электроннолучевые приборы
- 47.29.35 Электронные лампы
-
Ключевые слова:
автоэлектронная эмиссия, катодолюминесценция, холодные катоды, наноуглеродные пленки, источники света
-
Описание:
Целью выполнения НИР является разработка принципов функционирования и создание лабораторных прототипов энергосберегающих катодолюминесцентных источников света с наноуглеродными холодными катодами
-
Основные результаты:
в ходе выполнения НИР были решены следующие основные задачи: - исследованы механизмы, определяющие формирование наноуглеродных структур (и в частности улеродных нанотрубок) из газовой фазы, активированной разрядом постоянного тока; определены корреляционные связи между параметрами процесса осаждения и характеристиками получаемых углеродных нанотрубок и других нано-углеродных структур; - исследованы механизмы автоэлектронной эмиссии из нано-углеродных материалов; определены корреляционные связи между характеристиками нано-углеродного материала и эмиссионными свойствами изготовленных из него катодов; - разработаны установки и оптимальные технологии для лабораторного изготовления экспериментальных образцов наноуглеродных автокатодов; - созданы лабораторные испытательные стенды и методы для определения эмиссионных характеристик нано-углеродных катодов в различных режимах (постоянного, переменного и импульсного напряжений); - разработаны, изготовлены и испытаны лабораторные прототипы вакуумных электронных устройств на основе нано-углеродных катодов. Полученные основные результаты включают: - разработка методов, обеспечивающих изготовление автокатодов в виде нано-углеродных пленок, нанесеннных на проводящие подложки с максимальными поперечными размерами свыше 50 мм, с плотностью эмиссионных центров более 105 см-2, плотностью эмиссионного тока до 1 А/см2; - проведены измерения макроскопически усредненных и локальных характеристик катодов с использованием режимов постоянного, переменного и импульсного напряжений; измерительные стенды обеспечивают проведение испытаний катодов в условиях, соответствующих их работе в составе таких электровакуумных приборов, как катодолюминесцентные источники света; измерительные стенды обеспечивают определение пороговых полей, вольтамперных характеристик катодов, плотности и распределения эмиссионных центров по поверхности катодов, стабильности эмиссионных характеристик и других параметров катодов; - изготовлены экспериментальные образцы наноуглеродных автокатодов и проведено их испытание; - разработаны, созданы и испытаны лабораторные прототипы вакуумных электронных светоизлучающих приборов на основе нано-углеродных автокатодов, изготовленных по разработанной лабораторной технологии. В целом полученные результаты означают, что в результате реализации проекта разработаны научные основы технологии изготовления нано-углеродных катодов для вакуумной электроники. Полученные научные данные включают теоретические и экспериментальные научные результаты, математическое моделирование, лабораторные прототипы технологий, технологического оборудования и вакуумных электронных приборов. Все цели и задачи, указанные в Календарном плане и Техническом задании выполнены полностью. Достигнутые результаты полностью соответствуют запланированным параметрам. Кроме этого ряд научных результатов, полученных в ходе реализации данного проекта, имеет потенциал для дальнейшего развития в ходе опытно-конструкторских работ (ОКР) и создания на их основе коммерчески привлекательных производств и продуктов.
- Добавил в систему: Образцов Александр Николаевич
Источник финансирования НИР
| ФЦП: Федеральная целевая программа, Научные и научно-педагогические кадры инновационной России |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 сентября 2010 г.-19 ноября 2010 г. | Анализ и оценка вариантов возможных решений проблемы создания энергосберегающих катодолюминесцентных источников света. |
| Результаты этапа: Проведен всесторонний анализ проблемы создания энергосберегающих катодолюминесцентных источников света. Проведена сравнительная оценка вариантов возможных решений с учетом результатов прогнозных исследований. Проведены патентные исследования по теме проекта. Проведены теоретические расчеты электронных и оптических характеристик различных конструкций катодолюминесцентных ламп. Проведено компьютерное моделирование распределения электрического поля и электронного пучка в катодолюминесцентных лампах. Выработаны требования по электронным и структурным характеристикам предъявляемых к нанографитным автоэмиссионным катодам, необходимых для практической реализации разработанных конструкций. Выработаны требования по конструкции и оптическим характеристикам люминесцентных анодов, необходимых для практической реализации разработанных конструкций. | ||
| 2 | 1 января 2011 г.-2 августа 2011 г. | Получение наноуглеродных холодных катодов и определение их основных структурных и физических характеристик. |
| Результаты этапа: Получены экспериментальные образцы нанографитных автоэмиссионных катодов путем осаждения углерода на подложку из газовой фазы, состоящей из смеси метана и водорода и активированной разрядом постоянного тока. Проведены процессы осаждения углеродных пленочных наноматериалов при варьировании основных параметров процесса осаждения, включая температуру и материал подложки, давление и состав газовой смеси, плотность тока и напряжение разряда. Проведены исследования полученных экспериментальных образцов нанографитных пленок с использованием оптической, зондовой и электронной микроскопии, электронной и рентгеновской дифрактометрии, оптической спектроскопии, включая спектроскопию комбинационного рассеяния света. Определены оптические и электрофизические параметры образцов нанографитных холодных катодов. | ||
| 3 | 3 августа 2011 г.-18 ноября 2011 г. | Исследование эмиссионных характеристик холодных катодов и получение катодов с оптимальными параметрами. |
| Результаты этапа: Проведены исследования автоэмиссионных свойств полученных экспериментальных образцов нанографитных пленок с использованием лабораторного вакуумного стенда по измерению макроскопически усредненных характеристик катодов и стенда по измерению локальных свойств катодов с микронным разрешением. Определены корреляционные связи между автоэмиссионными характеристиками образцов и параметрами процессов, используемых в ходе их получения. Выработаны требования по модификации и оптимизации процессов изготовления нанографитных катодов, необходимых для достижения оптимальных автоэмиссионных характеристик. Получены серии экспериментальных образцов наногафитных автоэмиссионных катодов методом плазмохимического осаждения, с использованием найденных оптимальных параметров процесса. | ||
| 4 | 1 января 2012 г.-2 августа 2012 г. | Проведение систематических исследований энергетических и оптических характеристик разработанных конструкций катодолюминесцентных источников света. |
| Результаты этапа: Исследованы энергетические и оптические характеристики разработанных конструкций катодолюминесцентных источников света и определение оптимальных режимов их работы. Проведено тестирование конструкций с использованием полученных образцов нанографитных катодов и люминофорных анодов в вакуумной установке по измерению макроскопически усредненных характеристик катодов. Проведено исследование зависимости характеристик свечения катодолюминофора от вида напряжения (постоянное, переменное, импульсное), приложенного к вакуумному диоду с люминофорным анодом. Проведена оптимизации конструкций ламп характеристик катодов для улучшения параметров разработанных ламп. | ||
| 5 | 3 августа 2012 г.-19 ноября 2012 г. | Анализ, обобщение и оценка результатов исследований. |
| Результаты этапа: Проведена оценка результатов выполнения проекта в целом. Разработаны программы внедрения результатов исследований в образовательный процесс. Разработаны рекомендации по использованию результатов, полученных при выполнении проекта. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".