ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Президент России наградил Концерн ОСК «Океанприбор» орденом Александра Невского

26 июня на территории Концерна ОСК «Океанприбор» состоялась торжественная церемония вручения ордена Александра Невского коллективу предприятия. Орден присужден за значительный вклад в укрепление обороноспособности Российской Федерации. Высокую государственную награду вручил губернатор Санкт-Петербурга Александр Беглов. «Для меня большая честь выполнить поручение Президента и вручить заслуженную...

В Президентской академии прошли сразу три крупных отраслевых события: от промышленного дизайна до частной космонавтики

В первых числах июня площадка Президентской академии (РАНХиГС) объединила три значимых для столичного бизнеса и промышленности мероприятия: открытую лекцию о промышленном дизайне, круглый стол по вопросам фармацевтического рынка и встречу, посвящённую перспективам частной космонавтики в Москве. Об этом рассказал заместитель руководителя столичного Департамента инвестиционной и промышленной политик...

Государство совершенствует меры по защите граждан от мошенников

Москва, 9 июня 2026 года — Госдума приняла в третьем чтении второй пакет мер по борьбе с кибермошенничеством. Это позволит повысить безопасность граждан в сети. Рассказываем об основных положениях документа. «Красная кнопка» на Госуслугах Гражданин сможет подать сигнал о возможном мошенничестве через Госуслуги. Такая «красная кнопка» позволит сообщить операторам, банкам и другим платфо...

Михаил Мишустин призвал страны БРИКС развивать взаимовыгодные проекты в области квантовых технологий

Председатель Правительства РФ направил обращение участникам первого Форума квантовых технологий БРИКС, который сегодня открылся в Москве В российской столице в музее «Атом» на ВДНХ начал свою работу первый Форум квантовых технологий БРИКС. Мероприятие межгосударственного объединения посвящено технологиям будущего, которые, согласно доктринальным документам БРИКС[1], рассматриваются «в контексте...

Россия и Казахстан объединили беспилотные грузоперевозки: старт дан по КАМАЗам К5

28 мая 2026 года Президенту РФ Владимиру Путину было доложено о начале международных грузоперевозок с использованием беспилотных седельных тягачей на платформе КАМАЗ К5. Оператором выступила российская компания NATCAR. Движение по маршруту между Россией и Казахстаном стартовало 25 мая. Автономные грузовики пересекли государственную границу двух стран и часть пути преодолели без участия водителя...

Газпром начал полномасштабную добычу нефти на Чонской группе месторождений на границе Якутии и Иркутской области

В торжественном запуске нефтяной инфраструктуры принял участие глава Республики Саха (Якутия) Айсен Николаев — с площадки приемо-сдаточного пункта в Ленском районе республики. В режиме ВКС в церемонии участвовали Председатель Правления ПАО «Газпром» Алексей Миллер, заместитель Председателя Правления ПАО «Газпром» Виталий Маркелов, Председатель Правления ПАО «Газпром нефть» Александр Дюков и ...

13 Ноября 2010

Катодолюминесцентные автоэмиссионные источники света (КИС) и их изготовление

Катодолюминесцентные автоэмиссионные источники света (КИС) и их изготовление

Катoдoлюминеcцентные иcтoчники cвета (КИС)

Автoры: В.Одинoкoв, Г.Павлoв, К.Шептия

Вoпрocы coздания прoизвoдcтва, экcплуатации и утилизации энергoэффективных, экoлoгичеcки чиcтых и дешевых иcтoчникoв cвета пoка дo кoнца не решены, поcкольку лампы накаливания низкоэффективные, а газоразрядные лампы неэкологичны, так как cодержат пары ртути производcтво полупроводниковых cветоизлучающих диодов (СИД) дорого и неэкологично, а их цена доcтаточно выcока.

В качеcтве альтернативы предлагаютcя катодолюминеcцентные источники света (КИС), в конструкции и при производстве которых не используются вредные вещества, однако их энергоэффективность пока ниже, чем у газоразрядных ламп. Эксперты считают, что именно развитие нанотехнологий позволит повысить энергоэффективность чистых источников света, существенно (на 30-40%) сократить потребление электроэнергии, одновременно уменьшив на сотни миллионов тонн выброс СО2 в атмосферу и сэкономив таким образом к 2030 году до двух миллиардов баррелей нефти.

Принцип действия КИС хороню известен по телевизионному кинескопу, который представляет собой вакуумную трубку с экраном, покрытым тремя видами люминофора со спектрами излучения в области красного, зеленого и синего цвета, возбуждаемою электронным пучком с энергией 7-10 кэВ. Эмиссия электронов осуществлялась накальным катодом с управляющей сеткой.

Многие еще хорошо помнят как «гасли» телевизоры, когда перегорали такие катоды. При длительной эксплуатации из-за разрушения катодолюминофора наблюдалось также потемнение экранов. Вероятно, эти факторы и сформировали мнение, что на основе катодолюминесценции невозможно создать конкурентоспособные источники света.

Вместе с тем, специалисты полагают, что использование современных технологий формирования новых наноматериалов и наноструктур будет способствовать существенному повышению эффективности катодолюминофоров, понижению анодного напряжения, замене «горячего» катода на экономичный «холодный» (автоэмиссионный) и созданию КИС с эффективностью, не уступающей полупроводниковый СИД, причем, по оценкам ряда экспертов, новые КИС должны быть существенно дешевле а их производство, эксплуатация и утилизация экологически чистыми.

При формировании автоэмиссионных катодов используются наноуглеродные материалы в виде порошков, объемных (терморасширенный графит, углеродные волокна) и пленочных наноуглеродных структур. Принцип работы источников света на основе наноструктурированных углеродных материалов основан на явлении автоэлектронной эмиссии, при ко юрой электроны, вылетевшие из катода под действием поля модулятора, ускоряются электрическим полем анода и, ударившись о него, возбуждают световые кванты в слое люминофора. Различные КИС с «холодными» катодами, изготавливаются по инновационной технологии наноструктурирования углеродных волокон, осуществляется в несколько этапов:

•предварительная обработки;

•формовка эмиссионной поверхности автокатода потоками ионов;

•тренировка автокатода на финишном этапе.

Важно отмстить, что в тexнологии изготовления автокатодов используются дешевые углеродные материалы, промышленно производимые в России, да и само производство КИС относительно дешево, поскольку, в отличие от СИД, здесь не используются дорогостоящие материалы и технологии.

Пленочные автокатоды формируются на основе углеродных наноструктур, выращенных методом газофазного осаждении на каталитических нанокластерах (Co, Ni и Fe). В зависимости от параметров получены различные наноструктры, которые условно называются: «ребристые», «перья», «конусы», «нанотрубы» и «нанотрубки». Исследования показали, что приемлемыми автоэмиссионными свойствами обладают «нанотрубки» и «перья», у которых достаточно низкие пороговые поля автоэмиссии - 2X4 В/мкм, однако токи порядка 100 мкА делают их пригодными в основном для использования в слаботочных приборах. Специалисты отмечают, что увеличение автоэмиссионного тока ограничено разрушением эмиссионных центров при выделении «джоулевого» тепла. Для повышения тока эмиссии электронов, необходимого для мощных источников освещения, использована инновационная разработка, а именно: умножитель потока электронов на основе вторичной эмиссии топкой алмазной сетки, с которой, благодаря ее высокой теплопроводности, можно «снимать» большие токи, принципиально недостижимые дли антикатодов. Разработка обеспечивает возможность создания мощных, практически безинерционных, осветительных приборов, причем экспериментально подтверждено, что при использовании умножительного элемента специальной конструкции удается реализовать коэффициент умножения ~30 и плотность тока в несколько ампер на см2.

Достижение плотности тока более 50 А/см2 возможно в двухкаскадных конструкциях или с автокатодами с плотностью тока ~1 А/см2.

Для разработки технологических процессов и организации производства энергосберегающих источников света, в том числе полупроводниковых СИД и функциональных элементов КИС, в НИИТМ разработаны три комплекта технологического оборудования:

• комплексная установка со шлюзовой загрузкой и возможностью обработки пластин диаметром до 200 мм, в состав которой входят четыре установки: Магна ТМ-200 -магнетронное нанесение тонких пленок, Плазма ТМ-200 - реактивно-ионное ВЧ-травление; Алмаз ТМ-200 - газофазное ВЧ-осаждение, УПСА-100 СВЧ выращивание алмазных пленок;

• экономичные малогабаритные вакуумные установки дли обработки пластин до 150 мм, включающие дне установки нанесении пленок - МВУ ТМ-Магна (магнетронное распыление), МВУ ТМ-ТИС (термическое испарение), установки реактивно-ионного ВЧ-травления - МВУ ТМ Плазма-РИТ и установки термического отжига, сушки слоев и материалов - МВУ ТМ-Отжг;

• физико-термическое оборудование для работы при атмосферном и пониженном давлении (Оксид ТМ 1, Отжиг ТМ-2, Изотрон ТM-1, Изоплаз ТМ-1 и др.), обеспечивающее обработку наноматериалов и наноструктур и реализацию процессов окисления, восстановления, диффузии, эпитаксии, отжига.

В настоящее время ведется разработка новых реакторов, которые должны обеспечить обработку пластин диаметром до 450 мм и выращивание на них напоуглеродных автоэмиссиоиных структур. На пред приятии созданы либо находятся в стадии реализации следующие технологические процессы и оборудование, модернизируемое для производства СИП и КИС:

• установки Плазма ТМ-200 или МВУ ТМ Плазма-РИТ - травление подложек СИД (сапфир, SiC, Si, природный GaN), металлизация (Pf, Au, Ni, Сr и др.), диэлектриков (SiO2, SiNx, алмазных пленок и других материалов;

• установки Магна ТМ-200 или МВУ ТМ-Магна - нанесение и металлизация разводки, контактных площадок, напокластерных к талитических слоев и других материалов;

• установка Алмаз TM-200 - выращивание углеродных наноструктур и низкотемпературного осаждения диэлектриков (SiO2, SiNx, SiC и др.);

• установка УПСА-100 осаждение легированных алмазных пленок для формирования умножителя потока электронов мощных КИС широкого круга других применений.

Таким образом, разработанное и производящееся НИИТМ оборудование может обеспечить реализацию основных технологических процессов производства, как полупроводниковых СИД, так и вакуумных КИС.

По материалам журнала "Наноиндустрия" №5 за 2010г.

Кол-во просмотров: 18515
Яндекс.Метрика