Лаборатория проводит экспериментальные и теоретические исследования газофазного осаждения углерода из плазмы разряда постоянного тока, ВЧ и СВЧ разряда в виде алмазных и графеновых пленок или других аллотропных модификаций углерода. Получаемые пленки имеют ряд таких свойств, как хорошая полевая эмиссия, высокая теплопроводность, низкий коэффициент трения, химическая инертность, хорошая адгезия, что делает их применимыми в различных прикладных задачах. В лаборатории разрабатываются и совершенствуются технологии получения высокочистых монокристаллических слоев алмаза высокой степени кристаллического совершенства, получения графеновых структур с заданными физическими свойствами. Полученные образцы исследуются методами сканирующей электронной микроскопии (SEM) с рентгенофлуоресцентным анализом (XRF), просвечивающей электронной микроскопии (TEM), Рамановской спектроскопии и эллипсометрии.
Созданный в лаборатории материал на основе графена, названный авторами нано кристаллическим графитом, представляет собой нано-кристаллическую углеродную структуру, состоящую из неупорядоченного множества микроребер с характерным размером кристаллитов ~10 нм с плотностью несколько ребер на квадратный микрон. Типичная толщина ребер – порядка нескольких нанометров, а их длина – порядка микрона. Синтезированные пленки обладают высокой адгезией, химической стойкостью и механической прочностью. С использованием этого материала были созданы электронные эмиттеры с уникально высокими и стабильными параметрами: данные холодные катоды обеспечивают эмиссионные токи больших поверхностей со средним значением плотности тока до 10 А/см2. Следует отметить, что такие токи недостижимы даже для большинства существующих термокатодов. Кроме того, независимые испытания, проведенные в ряде лабораторий, показали, что данные эмиттеры обладают рекордным ресурсом работы, превышающим лучшие мировые аналоги в десятки раз.