碳纳米管电荷分布对电子发射场增强因子影响的研究

本文通过分析碳纳米管的电荷分布规律,巧妙地将处于外电场中且端口封闭的金属性碳纳米管等效成电荷非均匀分布的球面,获得了包括端部球面电荷、管壁电荷与镜像电荷共同作用的场增强因子为β=1.14 h/R 2.62.结果表明:场增强因子是碳纳米管长径比h/R的线性函数,并与电荷分布密切相关.在此基础上,研究发现35%的管壁电荷对碳纳米管电子发射的场增强因子贡献约为9.7%,但仍远大于镜像电荷的影响.根据模型中电荷非均匀分布导致碳纳米管各处局域电场大幅度变化,解释了仅在球面的一定区域才大量发射电子且发射电流密度不均匀的实验现象.     

开口碳纳米管电子发射场增强因子的研究

利用镜像电荷模型计算了处于外加电场中开口碳纳米管顶端的电势和场强,得到电子发射场增强因子为γ=2(2h/ρ+1)/[ln16(1+16R2/ρ2)]-1.结果表明:外加电场与纳米管的几何参数会影响其顶端的局域电场,从而影响电子场发射;γ与长厚比h/ρ和径厚比R/ρ有关.特别,当管长h一定时,管壁厚度ρ比管的有效半径R对γ的影响更加显著.