Сообщается о том, что достигнута плотность упаковки около . Дальнейшее увеличение этого числа связанно с одновременным уменьшением диаметра отверстия в управляющем электроде и расстоянием между ними. Минимальный диаметр отверстия, полученный ранее равен 0,5мкм и его уменьшение затруднено аберрациями в электронно-оптической системе, используемой для формирования много пучкового электронного потока в установке для электронно-лучевой литографии. Приведём типичные значения физических параметров для катода с 300-ми отверстиями и расстояниями между ними 6.35мкм (плотность острий ). Максимально достигнуто значение тока 12,5мА, при напряжении 130В и среднем токе с острия 40мкА. Это соответствует плотности тока 130А/ . Дальнейшее увеличение тока требовало бы специального охлаждения анода. Используя катод с малым числом острий, можно продемонстрировать, что автоэмиссионные катоды способны обеспечить на порядок большую плотность тока. Так, для катода с 16-ю остриями при переменном напряжении с частотой 60Гц, была получена плотность тока в максимуме около 1000А/ . Катод работал в таком режиме 100 часов, после чего исследование его поверхности с помощью сканирующего электронного микроскопа показало отсутствие каких-либо видимых изменений и повреждений.

Время жизни.

Приведённые данные свидетельствуют о большой долговечности автоэмиссионных катодов. Непрерывное испытание в вакуумной камере катода со100 остриями продолжалось в течении более чем 8 лет при уровне эмиссии от 20мкА до 50мкА с остриями, и было прервано из-за неисправности ионного насоса. Дальнейшее развитие тонкопленочных катодов связанно, прежде всего, с уменьшением их геометрических размеров и увеличением плотности упаковки, что позволяет достигнуть сразу несколько целей. Уменьшение расстояние остриё-управляющий электрод и уменьшение радиуса острия понижает рабочее напряжение. Одновременно снижаются требования к вакууму, поскольку уменьшается вероятность ионизации и энергия ионов, бомбардирующих катод. Увеличение плотности упаковки эмиттеров увеличивают среднюю плотность тока, которую способен обеспечить автоэмиссионный катод. Увеличиваются такая предельная работа приборов, созданных на основе технологий тонкоплёночного катода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

       Изготовление катодов Спиндта представляет собой достаточно сложный технологический процесс формирования тонких металлических пленок на базе кремниевой подложки. Автоэмиссионные , катоды с полевой эмиссией могут быть использованы для создания плоских дисплеев и экранов, которые широко применяются для портативных компьютеров и в качестве телевизионных трубок. Однако последние требуют совершенствования методов управления сигналами, которые обеспечиваются быстродействующими микросхемами. Вопрос о том, как сделать приборы и компоненты, имеющие микронные геометрические размеры ( с нанометрическими допусками на эти размеры) продолжает мучить исследователей- разработчиков.

 Современный процесс изготовления микросхем включает многочисленные сверхточные операции формирования сложного рисунка разводки компьютерных микросхем.

        В последнее время появились сообщения о разработках миниатюрных и быстродействующих чипах с низким энергопотреблением. Проводятся исследования в области нанотехнологий. Большинство экспертов считают, что примерно в 2012 году технология кремниевых микросхем достигнет физических и экономических пределов своего развития. Изобретение компании Hewlett-Packard и Калифорнийского университета UCLA предлагает использование простой решетки проводников, размеры которых сравнимы с несколькими атомами, соединенными электронными коммутаторами толщиной в одну молекулу. В проведенных экспериментах ученые «упаковали» решетку в слой толщиной в одну молекулу из электрически коммутируемых молекул под названием «ротаксаны». Затем при подаче электронного сигнала на молекулы, размещенные между проводниками решетки, открылся простой логический вентиль. Это изобретение было названо журналом Technology Review одним из пяти наиболее важных патентов 2000 года. Результаты таких работ доказывают, что в будущем программирование может заменить используемые сейчас точные методы производства компьютерных микросхем. После сборки базовой решетки с помощью программирования можно реализовать очень сложную логическую схему, выставив электронными сигналами нужные коммутаторы в молекулярной структуре.

            Так в августе прошлого года появились сообщения корпорации IBM (компания Intel) о создании самой маленькой логической схемы на основе двух транзисторов, построенных из отдельной молекулы углерода. Новый транзистор с шириной затвора 15 нанометров и напряжением питания 0,8В изготавливается по CMOS- технологии, имеет время срабатывания 0.38 пикосекунды, то есть может совершать 2,63трлн. Переключений в секунду. Как ожидается, новый 0,15 –нм транзистор станет основным элементом при разработке высокоскоростных микросхем.

При конструировании этой схемы использовалась нанотрубка углерода - материал, который в 100 раз тоньше человеческого волоса. «Эта работа впервые продемонстрировала возможность использования молекул в качестве электронных устройств, для логической схемы компьютера», - заявил господин Хит, профессор химии университета UCLA и директор Калифорнийского института наносистем.

Углерод, по мнению исследователей IBM, позволит заменить кремний и даже сможет выполнить больше функций, однако компания пока не планирует использовать нанотехнологии в собственных устройствах. Многообещающими областями применения углеродных нанотехнологий в ближайшем будущем прогнозируется электромагнитная экранировка, а также производство плоских дисплеев для телевизоров, компьютеров и других высокотехнологичных устройств. Помимо сложности создания нанотранзисторов, использование их в массовом производстве пока не выгодно из-за значительной дешевизны кремниевых аналогов. В целом исследователи склоняются к тому, что кремниевые и нанотехнологии не конкурируют, а скорее дополняют друг друга.

Список литературы: