CC BY
3МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ELECTRONICS MATERIALS
Научная статья УДК 681.51.011
doi:10.24151/1561-5405-2024-29-4-420-431 EDN: CYHFZH
Особенности воздействия пучка ионов гелия на пленку интеркалированного графита
1 1 12 З. М. Хамдохов , З. Ч. Маргушев , З. Х. Калажоков ' ,
Х. Х. Калажоков2, Х. Б. Кушхов2, Р. Ш. Тешев2
1 Кабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук, г. Нальчик, Россия
2Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова, г. Нальчик, Россия
hamdohov@mail.ru
Аннотация. Интеркалированный графит - перспективный углеродный материал для применения в качестве автоэмиссионных сред, так как в них можно синтезировать углеродные наноструктуры с помощью несложных экспериментов. Однако в литературе нет достаточных данных о влиянии ионного воздействия на физические свойства интеркалированного графита. В работе исследованы морфология поверхности и структура композитных пленок на основе интеркалированного графита, полученного путем обработки порошка из графита и примесей Fе, №, Y2Oз, Сг в окислительном растворе азотной и серной кислот. Показаны изменения пленок, происходящие под действием бомбардировки ионами гелия. Установлено, что полученные пленки содержат две модификации графита с различными межплоскостными расстояниями - гексагональную Р 63тс (0,247 нм) и метастабильную ромбоэдрическую R-3m (0,246 нм). Продемонстрировано, что РФЭС-спектры уровня С ^ соответствуют кристаллическому углероду с различной степенью гидрогенизации химической структуры. Выявлено, что пленки характеризуются отсутствием упорядоченной структуры рельефа поверхности и состоят из случайно ориентированных агрегатов частиц. Обнаружено образование чешуек графита, имеющих различные формы и толщину примерно несколько десятков нанометров. Отмечено незначительное изменение морфологии поверхности образцов, прошедших активацию гелиевой плазмой. Определено, что графитоподобные 8р2-кластеры более устойчивы к ионному облучению, чем sp3-кластеры. Показано, что в процессе бомбардировки пленки ионами гелия происходит перестройка sp3-кластеров в более устойчивые химические структуры С-О, С-О-С и С=0. Средний размер sp2-кластеров ~ 5 нм.
© З. М. Хамдохов, З. Ч. Маргушев, З. Х. Калажоков, Х. Х. Калажоков, Х. Б. Кушхов, Р. Ш. Тешев, 2024
Ключевые слова: интеркалированный графит, подложки из нержавеющей стали, аморфный углерод, карбид железа, комбинационное рассеяние света, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
Для цитирования: Особенности воздействия пучка ионов гелия на пленку интеркалированного графита / З. М. Хамдохов, З. Ч. Маргушев, З. Х. Калажоков и др. // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29. № 4. С. 420-431. https://doi.org/10.24151/ 1561-5405-2024-29-4-420-431. - EDN: CYHFZH.
Original article
Features of the effect of a helium ion beam on an intercalated graphite film
1 1 12 Z. M. Khamdokhov , Z. Ch. Margushev , Z. Kh. Kalazhokov ' ,
Kh. Kh. Kalazhokov2, Kh. B. Kushkhov2, R. Sh. Teshev2
Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Nalchik, Russia
2Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov, Nalchik, Russia
hamdohov@mail.ru
Abstract. Intercalated graphite is a promising carbon material to be applied as an autoemission media because it is possible to synthesize carbon nanostructure in them by the means of unsophisticated experiments. However, there is no sufficient data in the literature on the effect of ionic action on physical properties of intercalated graphite. In this work, the surface morphology and structure of composite films based on intercalated graphite obtained by treating graphite powder and Fe, Ni, Y2O3, Cr doping materials in an oxidizing solution of nitric and sulfuric acids are studied. The changes in films that occur by the action of helium ion bombardment are shown. It has been established that the resulting films contain two modifications of graphite with different interplanar distances -hexagonal P 63mc (0.247 nm) and metastable rhombohedral R-3m (0.246 nm). It was demonstrated that XPS spectra at the C 1s level correspond to crystalline carbon with varying degrees of chemical structure hydrogenation. It was found that the films are characterized by the absence of an ordered surface relief structure and consist of randomly oriented aggregates of particles. The formation of graphite flakes having various shapes and a thickness of approximately several tens of nanometers was discovered. A slight change in the surface morphology of the samples that were activated by helium plasma was noted. It was defined that graphite-like sp2 clusters are more resistant to ion irradiation than sp3 clusters. It was demonstrated that during film bombardment with helium ions the sp3 clusters are rearranged into more stable C-O, C-O-C and C=O chemical structures. The average size of sp2 clusters is ~ 5 nm.
Keywords: intercalated graphite, stainless steel substrates, amorphous carbon, iron carbide, Raman scattering, X-ray photoelectron spectroscopy
For citation: Khamdokhov Z. M., Margushev Z. Ch., Kalazhokov Z. Kh., Kalazhokov Kh. Kh., Kushkhov Kh. B., Teshev R. Sh. Features of the effect of a helium ion beam on an intercalated graphite film. Proc. Univ. Electronics, 2024, vol. 29, no. 4, pp. 420-431. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-4-420-431. - EDN: CYHFZH.
Введение. Применение графита в эмиссионной электронике обусловлено возможностью его использования в условиях технического вакуума, устойчивостью к бомбардировке ионами остаточных газов и стабильной эмиссией на протяжении длительного времени, а также невысокой стоимостью. Одним из перспективных углеродных материалов для применения в автоэмиссионных катодах является интеркалированный графит, обладающий уникальными свойствами и в связи с этим представляющий научный и практический интерес. Процесс интеркаляции заключается во внедрении примеси между углеродными слоями графита, что приводит к его расслаиванию и формированию нового наноструктуированного материала. При этом существует множество веществ, которые можно применять для интеркалирования графита [1].
Традиционно интеркалированный графит получают путем обработки графита в окислительном растворе азотной и серной кислот [2]. Основное преимущество данного метода - сокращение издержек и несложная модификация свойств при производстве.
Интеркалированный графит широко используется в качестве носителя катализаторов, для изготовления автоэмиссионных (холодных) катодов [3]. Для улучшения эмиссионных характеристик в материалы внедряют активные вещества - окислы редкоземельных элементов, иттрий и другие металлы [4-7]. В работе [5] для изготовления холодного катода использовали интеркалированный пирографит, легированный барием, стронцием и кальцием. Увеличение тока холодного катода до требуемого уровня достигается путем активации примеси в эмиссионных средах в процессе термического отжига или бомбардировки ионами инертных газов [4]. Авторы работы [8] получили обнадеживающий результат при использовании радиационной обработки холодных катодов из массивных углеродных пластин и пластин высокоориентированного пироли-тического графита. В литературе имеются сведения о перестройке структуры интеркалированного графита в результате нагрева [9]. Однако нет достаточных данных о влиянии ионного воздействия на его физические свойства. В настоящее время наиболее перспективны для изготовления холодных катодов углеродные материалы с развитой поверхностью, содержащие эмиссионные центры - углеродные наноструктуры, например графитоподобные sp2-кластеры [10]. В работе [11] для изготовления холодных катодов использовали пленки коллоидного графита, содержащие эмиссионные центры ^^кластеры). В связи с этим возрос интерес к применению интеркалированных графитов в качестве автоэмиссионных сред, поскольку в них можно синтезировать углеродные наноструктуры с помощью сравнительно простых экспериментов.
Цель настоящей работы - разработка метода получения пленок интеркалированно-го графита, состоящих из углеродных наноструктур, а также исследование влияния бомбардировки ионами гелия на их поверхность и структуру.
Эксперимент. Для создания пленок интекалированного графита на подложках из нержавеющей стали исходную смесь изготавливали из порошков мелкокристаллического графита и каталитически активных компонентов Бе, Ni, Y2O3 и Cr, которые широко применяются для синтеза углеродных наноструктур. Используемые для формирования пленок частицы порошков имели размеры порядка нескольких десятков микрометров. Смесь тщательно перемешивали и затем заливали раствором, содержащим серную и азотную кислоты в соотношении по весу 10:1 соответственно. Полученный осадок промывали в дистиллированной воде и в виде пасты с помощью ракеля на-
носили на поверхность подложки из нержавеющей стали. Подложки с нанесенным слоем толщиной ~ 100 мкм просушивали на воздухе при температуре 90 °С в течение 1 ч. Толщину формируемого слоя контролировали с помощью микрометра. В результате получены композитные пленки интеркалированного графита, пропитанные катализаторами углеродных наноструктур.
Полученные образцы подвергали бомбардировке ионами гелия с энергией 7 кэВ в течение 15 мин с помощью источника ионного травления типа «Радикал» (рис. 1). Исследование морфологии поверхности и элементного состава образцов проводили с помощью растрового электронного микроскопа VEGA 3LMH; рентгенофазный анализ пленок интеркалированного графита - на рентгеновском дифрактометре ДРОН-6. Спектры комбинационного рассеяния (КРС) пленок получены с помощью спектрометра Ntegra Spektra (Россия) с длиной волны лазера 633 нм.
б
Рис. 1. Источник ионного травления: а - фотография гелиевой плазмы; б - схема источника ионов (1 - кольцевой анод; 2 - катод; 3 - электромагнитная катушка;
4 - защитный кожух; 5 - магнитопровод) Fig. 1. Ion etching source: a - photo of helium plasma; b - ion source diagram (1 - annular anode; 2 - cathode; 3 - electromagnetic coil; 4 - protective casing; 5 - magnetic circuit)
Химический состав пленок интеркалированного графита исследовали методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) с использованием спектрометра «К-Alpha» (Termo Scientific, США) с источником рентгеновского излучения Al-Ka(1486,6 эВ) при вакууме не хуже 4,5 10-9 мбар. Вычитание фона вторичных электронов проводили методом Тугарда.
Результаты и их обсуждение. На рис. 2 приведены электронные микрофотографии поверхности исходных пленок интеркалированного графита. Как видно, для пленок характерно отсутствие упорядоченной структуры рельефа поверхности и они состоят из случайно ориентированных агрегатов частиц и графитовых чешуек.
ММ МАО. 11.1 ha WO V«1 mm I t | I i 1 | | 1 | 1 VQA» TfCAW VIM MU: 1M pm ОМ: M ? pm Perform«*« M ritnotp«*
а б
Рис. 2. Микрофотографии поверхности образцов интеркалированного графита до облучения: а - увеличение х 7560; б - увеличение х 31 000 Fig. 2. Micrographs of the surface of intercalated graphite samples before irradiation: a - magnification х 7560; b - magnification х 31,000
На рис. 3 приведены микрофотографии поверхности образцов после облучения при увеличении в 7560 и 25 100 раз. Видно, что чешуйки графита имеют различные формы и толщину примерно несколько десятков нанометров. Вместе с тем наблюдается неполное разделение графитовых чешуек, что позволяет интеркалированному графиту оставаться единым целым. Кроме того, следует отметить незначительное изменение морфологии поверхности образцов, прошедших дополнительную активацию гелиевой плазмой.
Результаты структурного микроанализа отдельно взятого образца показаны на рис. 4. Можно сделать вывод о том, что на качественном уровне содержание компонентов в полученной пленке интеркалированного графита близко к составу исходных порошков. На рис. 5 представлена рентгенограмма исходной пленки интеркалированного графита. Полученные на основе рентгенограммы значения межплоскостных расстояний указывают на присутствие в пленке двух модификаций графита с различными межплоскостными расстояниями - гексагональной Р 63тс (0,247 нм) и метастабильной ромбоэдрической Я-3ш (0,246 нм). На рис. 6 представлены РФЭС-спектры уровня С пленки интеркалированного графита до и после активации ионами гелия.
Рис. 3. Микрофотографии поверхности образцов интеркалированного графита после облучения: а - увеличение х 7560; б - увеличение х 25 000 Fig. 3. Micrographs of the surface of intercalated graphite samples after irradiation: a - magnification х 7560; b - magnification х 25,000
Рис. 4. Результаты элементного анализа пленки интеркалированного графита Fig. 4. Results of elemental analysis of the intercalated graphite film
Для устранения смещения пиков вследствие зарядки поверхности образца использовали компенсирующую электронную пушку, встроенную в систему. Возможное смещение спектров вследствие остаточной заряженности спектра контролировали по положению компонента линии C 1s с наименьшим значением энергии связи и приравненного к 284,4 эВ, который совпадает с положением группы С=С sp кристаллического углерода на поверхности [12, 13].
Разложение спектра C 1s проводили с учетом присутствия углерода в sp2-гибридизации C=C. Это в целом задает асимметрию наиболее интенсивной части спектра, и для его описания использовали функцию Лоренца с характерной асимметрией [13], а также связанный с ним пик сателлита (shake-up п-п* satellite), составляющий по интенсивности ~ 0,07 от пика С-С sp . Для корректного описания высокоэнергетической
Рис. 5. Рентгенограмма исходной пленки интеркалированного графита Fig. 5. X-ray image of the initial intercalated graphite film
Рис. 6. РФЭС-спектры уровня C 1s пленки интеркалированного графита до (а) и после (б)
активации ионами гелия Fig. 6. XPS spectra of the C 1s level of the intercalated graphite film before (a) and after (b)
activation by helium ions
части спектра учтен пик аморфного углерода (С-С/С—H) и групп C-O, C-O-C, C=O, O-C=O, для описания которых использовали функции Войта в соотношении 30 % Лоренца и 70 % Гаусса. Отличие этих спектров от стандартного спектра высокоориентированного пиролитического графита может быть объяснено гидрогенизацией образцов [13, 14]. Это более заметно для активированной поверхности образца, в химической структуре которого в большей степени участвуют группы C-O и C-O-C.
В таблице приведены результаты анализа химических состояний атомов углерода образцов до и после активации гелиевой плазмой. Из таблицы следует, что после бомбардировки ионами гелия содержание в пленке sp2-кластеров практически не меняется, в то время как содержание sp -кластеров уменьшается в результате их перестройки в более устойчивые химические структуры C-O, C-O-C и C=O. Средний размер sp2-кластеров ~ 5 нм.
Химическое состояние атомов углерода на поверхности образцов интеркалированного графита до и после активации Chemical state of carbon atoms on the surface of intercalated graphite samples
before and after activation
Энергия Полуширина Относительное содержание, ат. %
Группа связи, эВ на полувысоте до активации после активации
C=Csp2 284,46 0,8 47,56 47,07
C-C/C-H sp3 284,9 1,4 23,13 15,53
C-O 285,9 1,4 6,34 14,72
C-O-C 286,9 1,4 6,35 8,44
C=O 287,9 1,4 3,79 5,68
O-C=O 289,3 1,4 9,50 5,25
sat 290,8 2,7 3,33 3,29
На рис. 7, а показан КРС-спектр, полученный для исходного образца интеркалированного графита. На спектре присутствуют линии D, G и ^ пик D вблизи ~ 11 352 см1 возникает в образцах с большим количеством структурных дефектов; линия G в области ~ 1582 см-1 связана с колебанием атомов во взаимно противоположных направлениях в плоскости одного атомарного слоя; пик Т обусловлен связями С-С sp [15, 16] на частоте ~ 1060 см-1. Высокая интенсивность линии Т указывает на сильную аморфи-зацию пленок и преобладание в них атомов в sp3-состоянии гибридизации.
На рис. 7, б приведен КРС-спектр образца, прошедшего обработку ионами гелия. В спектре образца наблюдается исчезновение пика Т, что свидетельствует об уменьшении содержания sp3-фракции и возрастании степени упорядочения структуры пленки. Это можно объяснить тем, что в процессе бомбардировки подвижность атомов углерода sp3-кластеров увеличивается и они перестраиваются в более устойчивые химические структуры [17]. Кроме того, сравнительный анализ показал, что в КРС-спектре после облучения гелиевой плазмой наблюдается увеличение интенсивности пика D по сравнению с пиком G. Это подтверждает уменьшение количества sp3-кластеров в пленке.
На основе расчета отношений амплитуд пиков D и G, полученных из КРС-спектров до облучения D (~ 160 о.е.), G (~ 145 о.е.) и после D (~ 74 о.е.) , G (~ 63 о.е.), а также графика зависимости отношения амплитуд от размеров нанокристаллов, предложенного в работе [18], сделана оценка среднего размера sp2-кластера, который равен ~ 5 нм до и после облучения.
Рис. 7. КРС-спектры образца интеркалированного графита исходного (а) и прошедшего обработку ионами гелия (б) Fig. 7. Raman spectra of the initial sample (a) and the intercalated graphite treated
with helium ions (b)
Заключение. Применение в качестве автоэмиссионной среды интеркалированного графита позволяет значительно снизить стоимость холодных катодов и упростить технологию его изготовления. Химическая интеркаляции и плазменный метод дают возможность получать широкий спектр композиционных материалов - интеркалирован-ных графитов, состоящих из углеродных наноструктур, а также обеспечивать увеличение тока эмиссии и снижать рабочее напряжение катодов, необходимых для эмиссионной электроники.
Литература
1. Сорокина Н. Е., Никольская И. В., Ионов С. Г., Авдеев В. В. Интеркалированные соединения графита акцепторного типа и новые углеродные материалы на их основе // Изв. Академии наук. Серия: химическая. 2005. № 8. C. 1699-1716. EDN: HSPOYL.
2. Черныш И. Г., Бурая И. Д. Исследование процесса окисления графита раствором бихромата калия в серной кислоте // Химия твердого топлива. 1990. № 1. С. 123-127.
3. Лобанов С. В., Федоров И. А., Шешин Е. П. Термо- и автоэмиссионные свойства наноструктури-рованных катодов, изготовленных на основе интеркалированного пирографита // Тр. МФТИ. 2017. Т. 9. № 4 (36). С. 39-42. EDN: YUSWIZ.
4. Евстигнеев С. И., Ткаченко А. А. Катоды и подогреватели электровакуумных приборов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. школа, 1975. 195 с.
5. Разработка автоэмиссионных катодов методом прессования пирографита с тройным карбонатом / С. В. Лобанов, И. А. Федоров, Е. П. Шешин и др. // Нано- и микросистемная техника. 2017. Т. 19. № 1. С. 45-52. https://doi.org/10.17587/nmst.19.45-52. - EDN: XRKVUD.
6. Соловьёва А. Е. Изменения структуры поликристаллического оксида иттрия при облучении ионами ксенона // Успехи прикладной физики. 2017. Т. 5. № 6. С. 591-597. EDN: YLMCRM.
7. Спектры рамановского рассеяния света аморфного углерода, модифицированного железом / С. Г. Ястребов, В. И. Иванов-Омский, В. А. Кособукин и др. // Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30. № 23. С. 47-53. EDN: RDBMUV.
8. Baker F. S., Osborn A. R., Williams J. Field emission from carbon fibres: A new electron source // Nature, 1972. Vol. 239. P. 96-97.
9. Свободные графеновые пленки из терморасширенного графита / А. Т. Дидейкин, В. В. Соколов, Д. А. Саксеев и др. // ЖТФ. 2010. Т. 80. № 9. С. 146-149. EDN: RCTVOB.
10. Некоторые аспекты использования углеродных материалов в автоэлектронных эмиссионных катодах / А. Ф. Бобков, Е. В. Давыдов, С. В. Зайцев и др. // Журнал технической физики. 2001. Т. 71. Вып. 6. С. 95-103.
11. Khamdokhov Z. M., Fedotova G. V., Samodurov P. S., Shermetova M. A. Cold cathodes based on an assembly of microchannel plates for low-power X-ray tubes // Instruments and Experimental Techniques. 2021. Vol. 64. No. 1. Р. 117-120.
12. NIST X-ray photoelectron spectroscopy database (SRD 20), version 5.0 // National Institute of Standards and Technology [Электронный ресурс]. 2023. URL: https://dx.doi.org/10.18434/T4T88K (дата обращения: 22.04.2024).
13. Biesinger M. C. Accessing the robustness of adventitious carbon for charge referencing (correction) purposes in XPS analysis: Insights from a multi-user facility data review // Appl. Surf. Sci. 2022. Vol. 597. Art. ID: 153681. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.153681
14. Morgan D. J. Comments on the XPS analysis of carbon materials // J. of Carbon Research. 2021. Vol. 7. Iss. 3. Art. No. 51. https://doi.org/10.3390/c7030051
15. Спектроскопические методы исследования продуктов эрозии первой стенки токамака (обзор) / Н. Ю. Свечников, В. Г. Станкевич, Б. Н. Колбасов и др. // ВАНТ. Серия: Термоядерный синтез. 2022. Т. 45. № 4. С. 5-33. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2022-45-4-5-33. - EDN: YWYWQI.
16. Ferrari A. C., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Phys. Rev. B. 2000. Vol. 61. Iss. 20. P. 14095-14107. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.14095
17. Ferrari A. C. Raman spectroscopy of graphene and graphite: Disorder, electron-phonon coupling, doping and nonadiabatic effects // Solid State Commun. 2007. Vol. 143. Iss. 1-2. P. 47-57. https://doi.org/10.1016/ j.ssc.2007.03.052
18. Пул Ч. П., Оуэнс Ф. Нанотехнологии / пер. с англ. под ред. Ю. И. Головина. 2-е изд. М.: Техносфера, 2006. 327 с.
Статья поступила в редакцию 22.03.2024 г.; одобрена после рецензирования 16.05.2024 г.;
принята к публикации 14.06.2024 г.
Информация об авторах
Хамдохов Залим Мухамедович - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института информатики и проблем регионального управления Кабардино-Балкарского научного центра Российской академии наук (Россия, 360000, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, ул. И. Арманд, 37а), hamdohov@mail .ru
Маргушев Заур Чамилович - кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института информатики и проблем регионального управления Кабардино-Балкарского научного центра Российской академии наук (Россия, 360000, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, ул. И. Арманд, 37а), zmargush@yandex.ru
Калажоков Замир Хамидбиевич - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики наносистем Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова (Россия, 360004, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173), старший научный сотрудник отдела компьютерных рентгенооптических систем Кабардино-Балкарского научного центра Российской академии наук (Россия, 360000, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, ул. И. Арманд, 37а), z-kalazh@yandex.ru
Калажоков Хамидби Хажисмелович - доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической и экспериментальной физики Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова (Россия, 360004, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173), khh49@mail.ru
Кушхов Хасби Билялович - доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой неорганической и физической химии Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова (Россия, 360004, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173), hasbikushchov@yahoo.com
Тешев Руслан Шахбанович - доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой электроники и цифровых информационных технологий Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова (Россия, 360004, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173), teshev.r@mail.ru
References
1. Sorokina N. E., Nikol'skaya I. V., Ionov S. G., Avdeev V. V. Acceptor-type graphite intercalation compounds and new carbon materials based on them. Russ. Chem. Bull., 2005, vol. 54, iss. 8, pp. 1749-1767. https://doi.org/10.1007/s11172-006-0034-4
2. Chernysh I. G., Buraya I. D. Research of graphite oxidation by potassium bichromate solution in sulphuric acid. Khimiya tverdogo topliva, 1990, no. 1, pp. 123-127. (In Russian).
3. Lobanov S. V., Fedorov I. A., Sheshin E. P. Thermionic and field emission properties of nanostructured cathodes based on intercalated pyrolytic graphite. Tr. MFTI = Proceedings of Moscow Institute of Physics and Technology, 2017, vol. 9, no. 4 (36), pp. 39-42. (In Russian). EDN: YUSWIZ.
4. Evstigneyev S. I., Tkachenko A. A. Cathodes and vacuum tube heaters. 2nd ed., rev. and upd. Moscow, Vyssh. shkola Publ., 1975. 195 p. (In Russian).
5. Lobanov S. V., Fedorov I. A., Sheshin E. P., Grigoryeva I. G., Antonov A. A. Development of the field emission cathodes by pressing of pyrolytic graphite with triple carbonate. Nano- i mikrosistemnaya tekhnika = Nano- and Microsystems Techology, 2017, vol. 19, no. 1, pp. 45-52. (In Russian). https://doi.org/10.17587/ nmst.19.45-52. - EDN: XRKVUD.
6. Solovyeva A. E. Modeling of the mechanism of changing the structure of polycrystalline yttrium oxide upon irradiation with xenon ions. Uspekhi prikladnoy fiziki = Advances in Applied Physics, 2017, vol. 5, no. 6, pp. 591-597. (In Russian). EDN: YLMCRM.
7. Yastrebov S. G., Ivanov-Omskii V. I., Kosobukin V. A., Dumitrache F., Morosanu C. Raman spectra of iron-modified amorphous carbon. Tech. Phys. Lett., 2004, vol. 30, iss. 12, pp. 995-997. https://doi.org/10.1134/ 1.1846838
8. Baker F. S., Osborn A. R., Williams J. Field emission from carbon fibres: A new electron source. Nature, 1972, vol. 239, p. 96-97.
9. Dideikin A. T., Sokolov V. V., Sakseev D. A., Baidakova M. V., Vul' A. Ya. Free graphene films obtained from thermally expanded graphite. Tech. Phys., 2010, vol. 55, no. 9, pp. 1378-1381. https://doi.org/ 10.1134/S1063784210090239
10. Bobkov A. F., Davydov E. V., Zaitsev S. V., Karpov A. V., Kazadaev M. A., Nikolaeva I. N., Popov M. O., Skorokhodov E. N., Suvorov A. L., Cheblukov Yu. N. Some aspects of the use of carbon materials in autoelectronic emission cathodes. Journal of Technical Physics, 2001, vol. 71, iss. 6, pp. 95-103.
11. Khamdokhov Z. M., Fedotova G. V., Samodurov P. S., Shermetova M. A. Cold cathodes based on an assembly of microchannel plates for low-power X-ray tubes. Instruments and Experimental Techniques, 2021, vol. 64, no. 1, pp. 117-120.
12. NIST X-ray photoelectron spectroscopy database (SRD 20), version 5.0. National Institute of Standards and Technology. 2023. Available at: https://dx.doi.org/10.18434/T4T88K (accessed: 22.04.2024).
13. Biesinger M. C. Accessing the robustness of adventitious carbon for charge referencing (correction) purposes in XPS analysis: Insights from a multi-user facility data review. Appl. Surf. Sci., 2022, vol. 597, art. ID: 153681. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.153681
14. Morgan D. J. Comments on the XPS analysis of carbon materials. J. of Carbon Research, 2021, vol. 7, iss. 3, art. no. 51. https://doi.org/10.3390/c7030051
15. Svechnikov N. Yu., Stankevich V. G., Kolbasov B. N., Lebedev A. M., Sukhanov L. P., Menshikov K. A. On the possibility of studying the erosion products of the tokamak first wall materials by spectroscopic methods (review). VANT. Seriya: Termoyadernyy sintez = Problems of Atomic Science and Technology, Series: Thermonuclear Fusion, 2022, vol. 45, no. 4, pp. 5-33. (In Russian). https://doi.org/10.21517/0202-3822-2022-45-4-5-33. - EDN: YWYWQI.
16. Ferrari A. C., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon. Phys. Rev. B, 2000, vol. 61, iss. 20, pp. 14095-14107. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.14095
17. Ferrari A. C. Raman spectroscopy of graphene and graphite: Disorder, electron-phonon coupling, doping and nonadiabatic effects. Solid State Commun., 2007, vol. 143, iss. 1-2, pp. 47-57. https://doi.org/10.1016/ j.ssc.2007.03.052
18. Poole Ch. P., Jr., Owens F. J. Introduction to nanotechnology. Hoboken, NJ, John Wiley & Sons, 2003. xii, 388 p.
The article was submitted 22.03.2024; approved after reviewing 16.05.2024;
accepted for publication 14.06.2024.
Information about the authors
Zalim M. Khamdokhov - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Scientific Researcher of the Institute of Informatics and Problems of Regional Management, Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences (Russia, 360000, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik, I. Armand st., 37a), hamdohov@mail.ru
Zaur Ch. Margushev - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Leading Researcher of the Institute of Informatics and Problems of Regional Management, Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences (Russia, 360000, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik, I. Armand st., 37a), zmargush@yandex.ru
Zamir Kh. Kalazhokov - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof. of the Physics of Nano-systems Department, Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov (Russia, 360004, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik, Chernyshevsky st., 173), Senior Scientific Researcher of the Computer X-ray Optical Systems Department, Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences (Russia, 360000, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik, I. Armand st., 37a), z-kalazh@yandex.ru
Khamidbi Kh. Kalazhokov - Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof. of the Theoretical and Experimental Physics Department, Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov (Russia, 360004, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik, Chernyshevsky st., 173), khh49@mail.ru
Khasbi B. Kushchov - Dr. Sci. (Chem.), Prof., Head of the Inorganic and Physical Chemistry Department, Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov (Russia, 360004, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik, Chernyshevsky st., 173), hasbikushchov@yahoo.com
Ruslan Sh. Teshev - Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Head of the Electronics and Digital Information Technology Department, Kabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov (Russia, 360004, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik, Chernyshevsky st., 173), teshev.r@mail.ru
