EELECTROMECHANICAL SELF-OSCILLATING SYSTEMS WITH FLEXIBLE FIELD ELECTRON EMITTERS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents the results of an experimental and theoretical study of electromechanical self- oscillations in systems consisting of a vacuum diode with a flexible field emission cathode, depending on its elastic properties and ability to deform. Self-oscillation regime experimentally demonstrated for field electron emitters based on carbon nanotubes and diamond microneedles. A mathematical model is developed to describe the electromechanical processes in the self-oscillating systems under consideration. Based on the analysis of the experimental data and simulation results, it is shown that the excitation of self-oscillations in a system with a flexible field emission cathode is determined by a combination of system parameters that result in a negative effective damping coefficient. The potential practical applications of self-oscillations of field emission cathodes in various micro- and nano-electromechanical systems are explored.

About the authors

V. I. Kleshch

Department of Physics, Lomonosov Moscow State University

Email: klesch@polly.phys.msu.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

A. N. Obraztsov

Department of Physics, Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: klesch@polly.phys.msu.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

References

  1. Z. L. Wang, R. P. Gao, W. A. de Heer, and P. Poncharal, Appl. Phys. Lett. 80, 856 (2002).
  2. Y. Saito, K. Seko, and J. Kinoshita, Diam. Relat. Mat. 14, 1843 (2005).
  3. A. Ayari, P. Vincent, S. Perisanu, M. Choueib, V. Gouttenoire, M. Bechelany, D. Cornu, and S. T. Purcell, Nano Lett. 7, 2252 (2007).
  4. T. Barois, S. Perisanu, P. Vincent, S. T. Purcell, and A. Ayari, Phys. Rev. B 88, 195428 (2013).
  5. J. A. Weldon, B. Aleman, A. Sussman, W. Gannett, and A. K. Zettl, Nano Lett. 10, 1728 (2010).
  6. V. I. Kleshch, A. A. Zakhidov, A. N. Obraztsov, E.D.Obraztsova, and R. H. Baughman, Phys. Stat. Sol. B 246, 2658 (2009).
  7. V. I. Kleshch, A. N. Obraztsov, and E. D. Obraztsova, JETP Lett. 90, 464 (2009).
  8. V. I. Kleshch, A. N. Obraztsov, and E. D. Obraztsova, Carbon 48, 3895 (2010).
  9. V. I. Kleshch, R. R. Ismagilov, V. V. Mukhin, A. S.Orekhov, P. Poncharal, S. T. Purcell, and A.N.Obraztsov, Appl. Phys. Lett. 122, 144101 (2023).
  10. P. Vincent, F. Panciera, I. Florea, N. Blanchard, C. S.Cojocaru, M. Ezzedine, H. Taoum, S. Perisanu, P. De Laharpe, A. Ayari, J. Chaste, K. Saidov, U.Mirsaidov, S. T. Purcell, and P. Legagneux, Carbon 213, 118272 (2023).
  11. P. Vincent, F. Panciera, I. Florea, M. Ezzedine, M.-R. Zamfir, S. Perisanu, C. S. Cojocaru, N.Blanchard, D. Pribat, S. Purcell, and P. Legagneux, Proc. of 34th International Vacuum Nanoelectronics Conference (2021).
  12. A. N. Obraztsov, P. G. Kopylov, B. A. Loginov, M.A.Dolganov, R. R. Ismagilov, and N. V. Savenko, Rev. Sci. Instrum. 81, 013703 (2010).
  13. A. N. Obraztsov, P. G. Kopylov, A. L. Chuvilin, and N. V. Savenko, Diam. Relat. Mat. 18, 1289 (2009).
  14. A. Lobach, N. Spitsina, S. Terekhov, and E.Obraztsova, Phys. Sol. St. 44, 475 (2002).
  15. P. Vincent, S. Perisanu, A. Ayari, M. Choueib, V.Gouttenoire, M. Bechelany, A. Brioude, D. Cornu, and S. Purcell, Phys. Rev. B 76, 085435 (2007).
  16. Г. С. Горелик, Колебания и волны. Введение в акустику, радиофизику и оптику, Физматлит, Москва (2007).
  17. T. Natsuki, Electronics 6, 56 (2017).
  18. K. Jensen, K. Kim, and A. Zettl, Nat. Nanotechnol. 3, 533 (2008).
  19. J.-X. Shi, X.-W. Lei, and T. Natsuki, Sensors 21, 1907 (2021).
  20. K. Jensen, J. Weldon, H. Garcia, and A. Zettl, Nano Lett. 7, 3508 (2007).
  21. P. Vincent, P. Poncharal, T. Barois, S. Perisanu, V.Gouttenoire, H. Frachon, A. Lazarus, E. de Langre, E. Minoux, and M. Charles, Phys. Rev. B 83, 155446 (2011).
  22. Y. Saito, Nanostructured Carbon Electron Emitters and Their Applications, CRC Press (2022).
  23. Y. V. Pershin and S. Shevchenko, Nanotechnology 28, 075204 (2017).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».