Feldemissionsuntersuchungen an Kohlenstoff-Nanostrukturen, amorphen Kohlenstoff- und dielektrischen Diamantschichten

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Kohlenstoffbasierte Materialschichten sind aufgrund ihrer Feldemissionseigenschaften als kalte Kathoden für vakuummikroelektronische Anwendungen (z.B. Flachbildschirme und Mikrowellenverstärker) interessant. Systematische Messungen mit dem Feldemissionsrastermikroskop (FERM) an Kohlenstoff-Nanostrukturen und elektronisch leitenden Diamantschichten haben ergeben, daß Einsatzfeldstärken unterhalb 10 V/µm bei starker geometrischer Feldüberhöhung durch Nanoröhren oder diamantbeschichtete SiMikrospitzen zwar möglich aber noch nicht kontrolliert erreichbar sind. Dagegen tritt eine intrinsische, noch unverstandene Feldemission von amorphen Kohlenstoff- und dielektrischen Diamantschichten erst oberhalb von 200 V/µm auf. In diesem Forschungsvorhaben sollen deshalb parallel zwei Hauptziele verfolgt werden. Einerseits sollen Kohlenstoff-Nanostrukturen bzgl. Stärke, Uniformität und Stabilität der Feldemission systematisch charakterisiert und in enger Kooperation mit den Herstellern für kalte Kathoden optimiert werden. Dabei wird auch eine Stabilisierung der Emitter durch Einbettung in einer dielektrischen Matrix angestrebt. Andererseits sollen die Elektronentransport- und Emissionsmechanismen von amorphen Kohlenstoff- und dielektrischen Diamantschichten mittels FERM und energiespektroskopischen Messungen aufgedeckt werden. Dazu sollen zahlreiche Schichtparameter herstellerseitig variiert und Modellvorstellungen überprüft werden.