• Разработка источников электронов с высокой плотностью полевого тока
  
  
  

  Приборы СВЧ и субтерагерцового диапазонов средней и большой мощности имеют широкое применение в наземных и в воздушно-космических радиотехнических устройствах. Все более высокие требования по надежности и долговечности предъявляются, в частности, к элементной базе радиоаппаратуры для систем навигации и космической связи. Для них требуется постоянное совершенствование эксплуатационных характеристик. В связи с этим основными задачами исследования лаборатории являются: 1 - разработка источников электронов с высокой плотностью полевого тока, а также углеродных покрытий с высокоэффективной вторичной электронной эмиссией для безнакальных магнетронов СВЧ и суб-ТГЦ диапазонов средней и высокой мощности; 2 - получение низкоэмиссионных углеродных пленочных покрытий с более высокими, по сравнению с традиционными, работой выхода электронов и низкой скоростью конденсации активных примесных добавок на управляющие сетки металлопористых термокатодов ЭВП СВЧ средней и высокой мощности.

  
  Оборудование для микроволнового плазмохимического осаждения и исследования полевых свойств углеродных покрытий и гетероструктур

• Полевая эмиссия электронов лезвийных алмазографитовых катодов

  Разработана низкотемпературная технология микроволнового плазмохимического синтеза (MPCVD) наноалмазографитовых плёночных структур (рис.1) с долговременным ресурсом эксплуатации и плотностью тока лезвийных полевых источников электронов на их основе выше 1000 А/см² (рис.2). Это более, чем на порядок, превышает лучшие мировые достижения источников электронов со сверхвысокими плотностями тока, полученных ведущими лабораториями мира на основе углеродных нанотрубок и гибридных углеродных пленочных структур, которые по разным данным составляют от 20 до 40 А/см².
  Получение полевых источников электронов с высокой плотностью тока открывает возможности создания новой электронной компонентной базы для силовой радиационностойкой вакуумно-плазменной микроэлектроники, энергоэффективных источников белого света, плоских катодолюминисцентных экранов и дисплеев, мощных ЭВП СВЧ и субтерагерцовым диапазонами частот с микросекундным временем готовности для систем спутниковой связи, радиолокации, радиоэлектронного противодействия и проч.

  Рисунок 1. СЭМ – изображение композитной наноалмазографито-вой пленочной структуры	Рисунок 2. Свечение торца нано-алмазографитового катода при плотности полевого тока 1450 А/см2

  Максимальные плотности автоэмиссионных токов при торцевом токоотборе с алмазографитовых нанокомпозитов при напряженности поля анода 170 В/мкм составляли 2300 А/см². Плотность тока взрывной эмиссии при торцевом токоотборе с двусторонним алмазографитовым покрытием на поликоровой подложке превышала 3,5∙10⁵ А/см². Максимальный пробойный ток составлял 2,1А.

  Публикации:
  
  • Р.К. Яфаров, А.В. Сторублев. Долговременная воспроизводимость эмиссионных характеристик алмазографитовых полевых источников электронов в нестационарных вакуумных условиях эксплуатации //Письма в ЖТФ, 2021, том 47, вып. 24
  • Яфаров Р. К., Сторублев А.В. Долговечность сильноточных полевых источников электронов на основе нанокомпозитных алмазографитовых пленочных структур// Микроэлектроника, 2022, том 51, № 2, с. 95–100

• Получение низкоэмиссионных углеродных покрытий для управляющих сеток электровакуумных приборов высокой мощности

  Получен ток вторичной эмиссии управляющей сетки с низкоэмиссионным углеродным покрытием, который более, чем в пять раз меньше, по сравнению с током сетки типовой конструкции КСУ, полученным при меньшей в два раза длительности испытаний. При длительности испытаний, соответствующей стандартной долговечности МПК, различие в токах превышало один порядок.

  СТМ поверхность наноуглеродной sp2 пленки для низкоэмиссионных покрытий управляющих сеток мощных ЭВП СВЧ	Зависимости токов вторичной эмиссии управляющих сеток ЭВП СВЧ от длительности испытаний: 1 – типовой КСУ; 2 – КСУ с углеродным покрытием

  Публикации:
  
  • Р.К. Яфаров, Н.О. Шабунин. Низкоэмиссионные углеродные покрытия для управляющих сеток электровакуумных приборов высокой мощности // Письма в ЖТФ, 2023, том 49, вып. 5

В 2022 году на базе лаборатории прошли подготовку 2 бакалавра, 1 магистр и 2 аспирант кафедры физики твердого тела СГУ им. Н.Г.Чернышевского. С АО «НПП «Алмаз» проводятся совместные работы по изучению долговременных эмиссионных характеристик наноалмазографитовых пленочных автокатодов, разработанных в лаборатории, для применения в СВЧ ЭВП взамен термокатодов.