Orientador: Vitor Baranauskas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T17:45:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pasquetto_MarianaPinheiro_M.pdf: 2160996 bytes, checksum: c7df63c9eb3cc77d7d929e04f7b71d01 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Materiais emissores de elétrons são extremamente importantes no ramo da micro e nano eletrônica, como por exemplo, em displays, microscópios eletrônicos, sensores de pressão. Para essas aplicações, podem ser usados catodos frios, ou seja, materiais que não necessitam ser aquecidos para emitirem elétrons. Através da aplicação de um campo elétrico local, aumenta-se a probabilidade dos elétrons tunelarem do sólido para o vácuo. Este é o fenômeno de emissão de campo. Essa dissertação apresenta os resultados da emissão de elétrons por efeito de campo elétrico (emissão de campo) de amostras de nanotubos de carbono, dopados e não-dopados com boro e nitrogênio. As amostras estudadas foram fornecidas pelo Laboratório de NanoEngenharia I do DSIF, FEEC. É feita, também, uma descrição da teoria de emissão de campo e de algumas aplicações desse fenômeno. Verificou-se que os materiais testados são bons emissores de elétrons. / Abstract: Electron emitter materials are extremely important in the field of micro and nano electronics, for example, in displays, electronic microscopes, pressure sensors. For such applications, cold cathodes can be used, that is, materials that do not need to be heated to emit electrons. Through the application of a local electric field, it is increased the probability of the electrons to tunnel from the solid. This is the phenomenon of field emission. This dissertation presents the results of the electron emission in the presence of an electric field (field emission) of samples of carbon nanotubes, undoped and doped with boron and nitrogen. The samples were provided by the Laboratório de NanoEngenharia I from DSIF, FEEC. It is also made a description of the field emission theory and of some applications of this phenomenon. It was found that the materials tested are good electron emitters. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Fernando Alvarez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-14T22:51:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SaezAcuna_JoseJavier_D.pdf: 8414775 bytes, checksum: 9dca5b5e710ad86a9f6375002fc43faa (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a Emissão Eletrônica de amostras nanoestruturadas de Carbono sobre a ação de um campo elétrico controlado. Particularmente foram estudadas nanoes- truturas de Carbono tipo Nanotubos (CNTs). Com o intuito de aprimorar as propriedades elétricas destas nano~struturas, também são apresentados estudos sobre os efeitos da irradiação com feixes iônicos de 02+ sobre a superfície local dos emissores. Este processo, que por um lado é um pós- tratamento de purificação, ou remoção seletiva dos defeitos estruturais, e, ao mesmo tempo, um pós- tratamento de dopagem da superfície, ajudando assim na emissão eletrônica. Nos processos de pós-tratamento foram utilizados íons de 02+, N2+, H2+ e combinações destes, todos irradiando com um feixe iônico controlado e in situ após crescimento das nanoestruturas. Sem quebra de vácuo, estas irradiações foram analisadas por espectroscopia de elétrons fotoemitidos por raios-X incidentes, técnica conhecida como XPS. Uma vez as amostras fora do vácuo, elas foram anali- sadas por espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (FEG-SEM) e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HR- TEM). Para a análise da Emissão Eletrônica várias complicações indesejáveis foram com sucesso supe- radas, como, por exemplo, efeitos de borda dos eletrodos que nos levam a cálculos errados da área efetiva de emissão; incertezas do número local de pontas emissoras produto do baixo controle do crescimento das nanoestruturas; como também muitas controvérsias sobre a forma correta de se analisar os dados experimentais. Em relação a este último ponto fizemos um experimento chave no discemimento do correto uso do modelo teórico para a Emissão Eletrônica a partir de sua dedução feita por Fowler e Nordheim. Demonstraremos que o campo elétrico limiar (the threshold electric field), o parâmetro usado para comparar os dados experimentais, não é um parâmetro confiável. Isto foi observado ao medirmos uma única amostra mudando apenas a configuração geométrica do eletrodo usado para efetuar as medições. Este estudo detalhado deixou em evidência fenômenos da emissão que antes não eram perceptíveis, e nos permitiu encontrar a forma correta de analisar os dados expe- rimentais. Propomos então uma norma comparativa para a Emissão Eletrôn1ca, a qual utilizamos nesta Tese. Esta norma correlaciona-se muito bem com todas as outras técnicas acima mencionadas / Abstract: This work presents a study of the Electron Field Emission of carbon nanostructured samples on the action of an Electric Field controlled. The Carbon Nanotubes (CNTs) was the nanostructures studied. In order to improve the electrical properties of these nanostructures are also presented studies on the effects of irradiation with O2+ ion beams on the surface emitter. This process, which is a post-purification treatment, or selective removal of structural defects, is also a doping-treatment of the surface helping in electronic properties. In cases of ion bean post-treatment were used O2+, N2+, H2+ ions and combinations of these, all radiating with an ion beam controlled in situ after growth of the nanostructures. Without breaking vacuum, the samples were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy, technique known as XPS. Once the samples were outside the vacuum, they were analyzed by Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (FEG-SEM), and high-resolution transmission electron microscopy (HR- TEM). For the analysis of the Electron Emission properties several undesirable complications have been successfully overcome, such as edge effects of the electrodes that lead to miscalculations of the effective area emission, uncertainties in the local number emitter tips due to poor control of the growth of nanostructures, as well as many controversies about the correct analysis of experimental data. On this last point, we have made a key experiment to discem the proper use of the theoretical model for Electron Emission from the deduction by Fowler-Nordheim. Here we demonstrate that the Threshold Electric Field, the parameter used to compare the experimental data, is not a reliable parameter. This was found when we made our measurements on one single sample, only changing the geometric configuration of the electrode used in the measurement. This performed with meticulous care and detail has left evidence of emission phenomena that were not obvious, and allowed us to find the correct way to analyze experimental data. From here we propose a comparative standard parameter for Electron Emission properties, and that we use in this thesis correlating very well with all the other techniques mentioned above / Doutorado / Física de Plasmas e Descargas Elétricas / Doutor em Ciências

Orientador: Prof. Dr. Michel Oliveira da Silva Dantas / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / Sensores de vacuo sao amplamente utilizados tanto no ambito industrial como no da pesquisa cientifica, pois possuem aplicacoes em diversas tecnicas de fabricacao e de analise, como a microscopia eletronica de varredura (MEV), a litografia por feixe de eletrons, e a espectrometria de massa, entre outras. Dentre os diversos tipos de sensores de vacuo destacam-se os baseados em efeito de campo (FE - Field Emission Device), que sao dispositivos que emitem eletrons em vacuo na presenca de um elevado campo eletrico. A literatura destaca diversas vantagens destes dispositivos: operacao em temperatura ambiente, reducao de consumo de potencia e tensao de operacao, obtencao de altas densidades de correntes em areas reduzidas, e rapido tempo de resposta. Existem diversas tecnicas de microfabricacao que podem ser utilizadas para obtencao de dispositivos FE, destacando-se a tecnica HI-PS (gHydrogen Implantation . Porous Siliconh), que proporciona baixa complexidade e custo. No entanto, para obtencao de FEs com sistema anodo-catodo integrado, a tecnica HI-PS apresenta algumas limitacoes, como o elevado numero de etapas de processo, a necessidade de elevada temperatura e tempo de oxidacao, e principalmente a isolacao eletrica deficiente entre as estruturas do anodo e do catodo, propiciando a existencia de correntes de fuga pelo gcorpoh do dispositivo. Frente a estes problemas, este trabalho apresenta estrategias estudadas para aprimorar a tecnica HI-PS de microfabricacao de dispositivos de emissao de campo integrados. Visando a reducao do numero de etapas de processo e a eliminacao de defeitos, inicialmente, foi estudada a utilizacao de fotorresiste como mascara a implantacao ionica de hidrogenio. Esta estrategia se mostrou viavel, resultando na formacao seletiva de silicio poroso e na obtencao de micropontas (catodos) com altura em torno de 10 ¿Êm e diametro dos apices em torno de dezenas de nanometro, dimensoes estas atestadas por MEV. Tambem foi pesquisada a utilizacao de fotorresiste como camada dieletrica, que se mostrou inviavel para a aplicacao proposta devido aos valores de correntes de fuga relativamente elevados. Para melhorar a isolacao eletrica entre as estruturas do anodo e do catodo, a estrategia pesquisada foi a utilizacao de oxido de silicio poroso (Ox-PS) como camada dieletrica entre as referidas estruturas. Para obtencao do Ox-PS, foram estudados diferentes parametros de oxidacao, como temperatura, tempo de processo, gradiente de temperatura de oxidacao (pre-oxidacao), e processo de recozimento termico pos-oxidacao em ambiente Forming Gas. Para as caracterizacoes morfologicas do Ox-PS, foram analisados, por meio de microscopia otica, parametros como espessura, estabilidade estrutural, taxa de corrosao e oxidacao total da camada PS, sendo este ultimo realizado atraves da tecnica Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Para a caracterizacao eletrica da corrente de fuga, foram confeccionados dispositivos MOS, caracterizados eletricamente por aparato constituido por um analisador de parametros semicondutores. O Ox-PS obtido com T = 1000 ¿C, t = 1 h, e com recozimento termico pos-oxidacao em ambiente Forming Gas apresentou significativa reducao da corrente de fuga (de 30 nA para 0,125 nA), comprovando, deste modo, sua potencialidade para a aplicacao proposta. Ja na fabricacao do FE integrado, o Ox-PS obtido nestas condicoes apresentou elevada instabilidade estrutural, gerando a necessidade de implementar processos de pre-oxidacao para obtencao da estrutura anodo-catodo integrada. Atraves dos parametros adequados, foi finalmente comprovada a viabilidade da otimizacao da tecnica HI-PS atraves das estrategias estudadas, possibilitando a fabricacao do dispositivo FE integrado contendo micropontas de alturas de aproximadamente 10 micrometros e apices da ordem de dezenas de nanometros circundadas pela estrutura do anodo com distancias de separacao de aproximadamente 20 micrometros. Com a otimizacao dos processos de fabricacao, almeja-se futuramente implementar o dispositivo FE integrado obtido por HI-PS no desenvolvimento de sensores compactos e de baixo custo e complexidade de fabricacao. / Vacuum sensors are widely used in industry and in scientific research, because they can be applied in several fabrication and analysis techniques, such as Scanning Electron Microscopy (SEM), electron beam lithography and mass spectrometry, for example. Among the large number of vacuum sensors, we can highlight the Field Emission Devices (FE), which are devices that emit electrons in vacuum environment when submitted to a high electric field. The literature reports several advantages of these devices: operation at room temperature, low power consumption, high current densities in small areas, and fast response times. Several microfabrication techniques allow obtaining FE devices, including the HI-PS (Hydrogen Implantation ¿ Porous Silicon) technique, which is remarkable due to its low complexity and cost. However, HI-PS presents some limitations when applied to obtain FE with integrated anode-cathode system: high number of process steps, high temperature and oxidation times, and mainly the poor electrical insulation between anode-cathode structures, which results in leakage currents through the bulk of these devices. In this context, this work shows strategies to improve the HI-PS technique for microfabrication of integrated FE devices. First, we use photoresist as mask for hydrogen ion implantation aiming at defects elimination and reduction of process steps. This strategy resulted in the selective formation of porous silicon and in obtaining microtips (cathodes) with 10 ìm height and apex around tens of nanometers, as verified by Scanning Electron Microscopy (SEM). In addition, photoresist was tested as dielectric between anodecathode structures, but the high leakage current measured hindered the use of this material for the proposed application. The main strategy researched to improve the electrical insulation between anode-cathode structures was the use of oxidized porous silicon (Ox-PS) as dielectric. To obtain Ox-PS, we studied oxidation parameters such as temperature, time, pre-oxidation, and post-oxidation annealing. Optical Microscopy and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) were applied to analyze morphological aspects such as thickness, stability, etch rates and full oxidation of PS layers. A semiconductor parameter analyzer was used to characterize the leakage current from fabricated MOS devices. The Ox-PS obtained with T = 1000 °C, t = 1 h, and post-oxidation annealing in Forming Gas environment showed remarkable decrease of leakage current in comparison to the other oxidation conditions (from 30 nA to 0,125 nA), which demonstrates potentiality for the proposed application. Additionally, a pre-oxidation process was introduced to improve structural stability of Ox-PS layers. After this implementation, the optimization viability of HI-PS technique was finally proved, allowing obtaining an integrated FE device with microtips with 10 micrometers height and apex about tens of nanometers surrounded by the anode structure. The separation distance between anode-cathode structures was about 20 micrometers. With the optimization of fabrication process, we intend to implement hereafter the integrated FE device obtained by HI-PS technique in the development of compact sensors with low cost and low fabrication complexity.

Orientador: Fernando Alvarez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T10:47:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ParedezAngeles_PabloJenner_D.pdf: 4194390 bytes, checksum: 8881d83ee8bcb5a5ad4bfb23b7ff1028 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Nesta tese são apresentados os efeitos nas propriedades estruturais, eletrônicas e de emissão eletrônica por efeito de campo elétrico induzidos pela incorporação de nitrogênio em nanoestruturas de carbono. As nanoestruturas de carbono contendo nitrogênio foram preparadas por pulverização catódica (sputtering) de um alvo de grafite assistido, ou não, por um feixe iônico. A técnica permite atuar sobre os parâmetros de deposição induzindo mudanças nas propriedades estruturais, eletrônicas e de emissão eletrônica por efeito de campo elétrico. O papel do hélio na formação de nanoes-truturas de carbono contendo nitrogênio foi também explorado, mostrando que o gás nobre promove maior incorporação de nitrogênio. Isto é provavelmente devido à relativa alta condutividade térmica que apresenta o hélio, propriedade que modifica a cinética do crescimento das nanoestruturas. O estudo realizado permitiu entender o mecanismo de formação das nanoestruturas, mostrando que primeiramente o carbono alcança as partículas de Ni por difusão até a saturação do metal, iniciando a formação das camadas grafíticas sobre a partícula de Ni, camadas que foram observadas por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução. O estudo mostra, também, que os parâmetros importantes que controlam a incorporação de nitrogênio no material são a pressão parcial de nitrogênio na câmara de deposição, assim como a energia do feixe de íons assistindo a deposição.Foram estudadas três séries de amostras preparadas em atmosferas controladas. Na primeira série foi utilizado um feixe de íons de nitrogênio como feixe de assistência, e na segunda, uma mistura composta por duas espécies iônicas, íons de nitrogênio e hidrogênio. Com o auxilio da espectroscopia de elétrons fotoemitidos por raios-X observou-se a incorporação de nitrogênio nos filmes. A microscopia de força atômica revelou a presença de estruturas do tipo domo, distribuídas de maneira uniforme na superfície das amostras, apresentando uma densidade média de ~3×10 9 domos/cm 2as da primeira série, e ~1.4×10 9 domos/cm 2as da segunda série. Tanto a distribuição como a forma seguem o padrão estabelecido pelos precursores utilizados na preparação das nanoestruturas, i.e., ilhas de níquel que agem ao mesmo tempo como catalisadores e como suporte para as nanoestruturas. Na terceira série, as nanoestruturas foram crescidas sobre um filme de nitreto de titânio, depositado sobre substratos de Si, pulverizando um alvo de grafite em atmosferas de nitrogênio e hélio-nitrogênio. A densidade dos domos encontrada para esta série foi de ~5.3×10 10 domos/cm 2 . Os espectros Raman das três séries apresentam as bandas G e D, o que indica a presença estruturas grafíticas com distorções representadas pela banda D. A incorporação de nitrogênio ocasiona o alargamento da banda G e aumento da razão das intensidades das bandas D e G, respectivamente, indicando uma redução da ordem estrutural com a incorporação de Nitrogênio. Finalmente, para as três séries de amostras, fez-se também um estudo das propriedades de emissão eletrônica por efeito de campo elétrico. A emissão é predominantemente por tunelamento quântico (as curvas de densidade de corrente vs campo elétrico seguem o modelo de Fowler-Nordheim) e dependem da concentração de nitrogênio assim como do processo usado na preparação das amostras / Abstract: The subject of this thesis is establishing a link among the synthesis, structures, and field emission properties for nanostructured carbon materials containing nitrogen. The materials were prepared by ion beam assisted deposition and ion beam sputtering. The carbon material was obtained sputtering an ultra pure graphite target by an argon ion beam. The method allows controlling the deposition parameters to induce changes in the structural, electronic, and field emission properties. Also, the role of helium on the carbon containing nitrogen nanostructures was investigated. The remarkable thermal conductance of He modifying the growing kinetics was also studied. An important goal of the work was to elucidate the mechanism of the nanostructures formation. It was found that, at first, the carbon atoms reach the Ni particles saturating the metal particle, and then, the formation of stacked graphene starts on the metal particles. The graphene layers were observed by high resolution transmission electron microscopy. The results show that mainly two parameters control the nitrogen incorporation, namely, the deposition chamber nitrogen partial pressure and the energy of the nitrogen ion beam assisting the growth. Three sample series prepared in controlled atmospheres were studied. The first series was prepared assisting the growth with a nitrogen ion beam and, the second series by a nitrogen-hydrogen ion beam. The third sample series were prepared by ion beam sputtering on silicon substrate by sequentially depositing titanium nitride thin film, nanometric nickel particles and carbon. The carbon containing nitrogen nanostructures were grown in nitrogen and helium-nitrogen atmospheres. X-ray photoelectron spectroscopy analysis indicates nitrogen incorporation and it depends predominantly on the ion beam energy or on the nitrogen partial pressure. Atomic force microscopy reveals dome-like structures uniformly distributed on the surface of the samples, with ~3×10 9 domes/cm 2 for the first series, ~1.4×10 9 domes/cm 2 for the second, and ~5.3×10 10 domes/cm 2 for the third. Both distribution and shape follow the Ni island pattern, i.e. the Ni islandsact both as a catalytic and uphold. The three samples series were also analyzed by Raman spectros-copy, showing a defined G bands around 1593 cm -1 indicating the presence of graphitic structures. Also, are observed D bands indicating structural disorder. The disorder increases with the augment of the nitrogen content, as is shown by the augment of the D and G intensities ratio. Finally, the field emission properties of the three series were studied and the electron emission depends on the growing conditions in general, and on the nitrogen content in particular. The results show that the emission is predominantly by quantum tunneling and the current density vs. electric field curves follow the Fowler-Nordheim model / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Um dos desafios mais importantes para a indústria de bens eletrônicos de consumo é o desenvolvimento de um dispositivo mostrador de informação (display) que tenda aos requisitos de alta qualidade de imagem, grande área, baixo consumo de energia e baixo custo. O display de comissão de campo (field emission display, ou FED) representa a tecnologia com maior potencial para atender a estes requisitos. No entanto a baixa durabilidade e a baixa confiabilidade dos protótipos baseados em emissores metálicos impedem que esta tecnologia entre no mercado. Neste trabalho, investigam-se duas abordagens que podem representar urna solução para estas deficiências: a melhora do vácuo na câmara de emissão e o emprego de nanotubos de carbono como emissores. No que se refere a melhora das propriedades de vácuo num FED, este trabalho propõe um novo tipo de emissor baseado em uma membrana porosa. Cálculos teóricos referentes as propriedades de vácuo e ao fator de amplificação do campo eletrostático são apresentados para esta nova configuração, sendo proposto um modelo para determinar o limite superior do fator de amplificação do campo. No que se refere a parte experimental, e demonstrado que membranas porosas de diamante de fato funcionam como emissores, de acordo com a proposta. O desempenho destas membranas e comparado com o de condutores metálicos planos, com e sem um recobrimento de diamond-like carbon. São apresentadas imagens dos spots de emissão em poros, e um estudo da estabilidade de emissão de longo prazo e realizado. No que se refere aos nanotubos de carbono este trabalho propõe um novo processo de tratamento dos nanotubos em arco de plasma que resulta em melhora das propriedades de emissão destas estruturas. Um estudo da estabilidade de emissão dos nanotubos também e apresentado, sendo que uma degradação sistemática da emissão e relatada para o caso de nanotubos mono-parede (single-wall). / One of the most important challenges to the electronics industry is the production of a flat panel display which fulfills the requirements of high quality image, large area low power and low cost. Field Emission Display (FED) is the technology in best conditions to face these requirements. However, the short lifetime and low reliability of FED prototypes based on metallic emitters are hindering this technology to get into the market. In this work we investigate two different approaches that could represent a solution for these problems: improvement of the vacuum characteristics inside the emission chamber and use of carbon nanotubes as emitters. With respect to the improvement of vacuun in a FED, this work proposes a new type of emitter based on a porous diamond membrane. Theoretical calculations referent to the vacuum properties and referent to electrostatic field enhancement factor are presented. A new model is proposed to determine the superior limit for the eletrostatic field enhancement factor in a porous emitter. With respect to the experimental part of this work, we show that diamond porous membranes indeed emit electrons, according to the original proposition. The emission performance of these membranes is compared to the performance of flat metalic emitters, coated or Dot with diamond-like carbon. Images of emission spots in pores and a study of the long term membrane emission stability are presented. With respect to carbon nanotubes this work presents a. new treatment process, under plasma arc, that resulted in emission improvement. A study all emission stability of nanotubes is also presented, and systematical emission decay is reported for single-wall nanotubes.

Um dos desafios mais importantes para a indústria de bens eletrônicos de consumo é o desenvolvimento de um dispositivo mostrador de informação (display) que tenda aos requisitos de alta qualidade de imagem, grande área, baixo consumo de energia e baixo custo. O display de comissão de campo (field emission display, ou FED) representa a tecnologia com maior potencial para atender a estes requisitos. No entanto a baixa durabilidade e a baixa confiabilidade dos protótipos baseados em emissores metálicos impedem que esta tecnologia entre no mercado. Neste trabalho, investigam-se duas abordagens que podem representar urna solução para estas deficiências: a melhora do vácuo na câmara de emissão e o emprego de nanotubos de carbono como emissores. No que se refere a melhora das propriedades de vácuo num FED, este trabalho propõe um novo tipo de emissor baseado em uma membrana porosa. Cálculos teóricos referentes as propriedades de vácuo e ao fator de amplificação do campo eletrostático são apresentados para esta nova configuração, sendo proposto um modelo para determinar o limite superior do fator de amplificação do campo. No que se refere a parte experimental, e demonstrado que membranas porosas de diamante de fato funcionam como emissores, de acordo com a proposta. O desempenho destas membranas e comparado com o de condutores metálicos planos, com e sem um recobrimento de diamond-like carbon. São apresentadas imagens dos spots de emissão em poros, e um estudo da estabilidade de emissão de longo prazo e realizado. No que se refere aos nanotubos de carbono este trabalho propõe um novo processo de tratamento dos nanotubos em arco de plasma que resulta em melhora das propriedades de emissão destas estruturas. Um estudo da estabilidade de emissão dos nanotubos também e apresentado, sendo que uma degradação sistemática da emissão e relatada para o caso de nanotubos mono-parede (single-wall). / One of the most important challenges to the electronics industry is the production of a flat panel display which fulfills the requirements of high quality image, large area low power and low cost. Field Emission Display (FED) is the technology in best conditions to face these requirements. However, the short lifetime and low reliability of FED prototypes based on metallic emitters are hindering this technology to get into the market. In this work we investigate two different approaches that could represent a solution for these problems: improvement of the vacuum characteristics inside the emission chamber and use of carbon nanotubes as emitters. With respect to the improvement of vacuun in a FED, this work proposes a new type of emitter based on a porous diamond membrane. Theoretical calculations referent to the vacuum properties and referent to electrostatic field enhancement factor are presented. A new model is proposed to determine the superior limit for the eletrostatic field enhancement factor in a porous emitter. With respect to the experimental part of this work, we show that diamond porous membranes indeed emit electrons, according to the original proposition. The emission performance of these membranes is compared to the performance of flat metalic emitters, coated or Dot with diamond-like carbon. Images of emission spots in pores and a study of the long term membrane emission stability are presented. With respect to carbon nanotubes this work presents a. new treatment process, under plasma arc, that resulted in emission improvement. A study all emission stability of nanotubes is also presented, and systematical emission decay is reported for single-wall nanotubes.