Project R-9091

Nanokristallijne Diamant-gebaseerde Hybride Thermionische Elektronenemitters (Onderzoek)

Het doel van dit project is het onderzoeken van de thermionische elektron emissie eigenschappen van (i) carbon nanotubes (CNT) gecoat met stikstof en fosfor gedopeerde nanokristallijne diamantfilms (NCD) en (ii) NCD films geïmplanteerd met metaalionen. Thermionische emissie voorziet directe energieconversie van thermische energie naar elektrische energie, door de energie te voorzien die nodig is om elektronen van het oppervlak van het materiaal naar het vacuüm te laten ontsnappen wat een stroomflow teweegbrengt. Hiervoor moeten ladingsdragers beschikbaar zijn en behoort de werkfunctie van het materiaal zo laag mogelijk te zijn om een makkelijke elektronemissie toe te laten. Hiervoor is diamant een uitstekende kandidaat gezien het feit dat diamantoppervlakken met een waterstofterminatie een negatieve elektronaffiniteit hebben, wat toelaat dat de elektronen van het oppervlak kunnen ontsnappen zonder een mogelijk aanwezig obstakel. Echter, om geschikte geleidingsniveaus te voorzien, zou het diamant n-type gedopeerd moeten zijn wat mogelijk emissie induceert via 'band bending'. De N- en P-gedopeerde NCD films worden 'gekweekt' op CNTs met behulp van CH4/H2/PH3 gasmengsels in een microgolf plasma geassisteerde chemische dampafzettingsreactor. In dit project zullen de thermionische eigenschappen van de gedopeerde NCD films op CNTs en metaalion geïmplanteerde NCD films bestudeerd worden, samen met hun transport en oppervlakte eigenschappen, waarvan het begrip onmisbaar is om het emissieproces in detail te begrijpen.

01 oktober 2018 - 30 september 2019