碳纳米管场致电子发射新机制

基于对长达 1μm的 (5 ,5 )碳纳米管的量子力学计算 ,作者发现使碳纳米管具有优异场致电子发射特性的因素除了人们预期的尖端场增强之外 ,电荷在纳米管尖端的积累造成有效功函数 (真空势垒 )的非线性下降也起了非常重要的作用 .对外加电场Vappl=10— 14V/ μm下的碳纳米管进行了计算 ,得到与实验结果相近的发射电流     

532 nm激光照射碳纳米管光场致发射电子枪

报道了碳纳米管光场致发射电子枪的初步研究结果。在532 nm激光照射下碳纳米管光场致发射电子枪在极间高压为27 kV时得到的最大的脉冲流强可以达到3.364 A,其脉冲电流发射密度可达6.728 A/cm2,对应脉冲电荷量为38.7 nC。碳纳米管的量子效率通过公式计算为3.73×10-5,给出了在532 nm激光照射下碳纳米管光场致发射电子枪发射电流随激光功率和极间电压的变化关系。     

532nm激光照射碳纳米管光场致发射电子枪(英文)

报道了碳纳米管光场致发射电子枪的初步研究结果。在532nm激光照射下碳纳米管光场致发射电子枪在极间高压为27kV时得到的最大的脉冲流强可以达到3.364A,其脉冲电流发射密度可达6.728A/cm2,对应脉冲电荷量为38.7nC。碳纳米管的量子效率通过公式计算为3.73×10-5,给出了在532nm激光照射下碳纳米管光场致发射电子枪发射电流随激光功率和极间电压的变化关系。     

不同电场下碳纳米管场致发射电流密度研究

本文运用密度泛函理论和金属电子论, 深入研究了碳纳米管场致发射电流的变化规律. 结果显示其发射电流密度取决于体系的态密度、赝能隙、管长和局域电场, 在不同范围电场下的变化规律不同. 在较低电场下, 发射电流密度随电场增强而近似线性增大(对应的宏观电场须小于18 V· μm^-1); 但在较高电场下, 发射电流密度随外电场增加呈现非周期性振荡增长趋势, 碳纳米管表现为电离发射. 本文进一步研究了金属性碳纳米管电导率在不同电场下的变化规律.     

碳纳米管在大气压环境中的场致发射特性

研究了在大气压环境下,单根碳纳米管作为场致发射阴极,与阳极间距为100—200 nm时的场致发射特性.对比了碳纳米管在不同阴阳极间距和不同气体环境中的场致发射电流和噪声的特点. 关键词： 碳纳米管 场致发射 大气压     

碳纳米管冷阴极场致发射中栅网特性

利用三维粒子模拟软件对大面积生长无序碳纳米管冷阴级三级结构发射特性进行仿真,对六边形、三角形和正方形3种不同网孔结构栅网下的碳纳米管冷阴极场致发射特性进行研究。通过计算冷阴极表面电场分布及场致发射电子注的通过率,得到不同图形发射效率随网孔尺寸变化的规律。进一步横向对比,得出栅网最佳图形为六边形的结论,其最大电子注通过率为75%。     

碳纳米管场致发射中的空间电荷效应

采用微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)方法成功制备以碳纳米管束为单元的场致发射阵列,获得很好的场致发射电流发射特性,在电流密度较大时,发现I-V特性偏离由Fowler-Nordheim公式计算出的结果。采用ElectronBeamSimulation(EBS)软件进行模拟分析发现:在电流密度较低时,I-V特性能很好与F-N公式吻合。但碳纳米管尖端电流密度大于10⁶A/cm²时,碳纳米管尖端处的有效电场强度受空间电荷的影响比较明显,进而对碳纳米管的场致发射特性显现出不可忽略的影响,此时碳纳米管的发射电流密度开始受到空间电荷的限制。     

以碳纳米管阵列为场致发射阴极的X射线源研究

碳纳米管具有优异的场发射性能 ,是一种很有前景的电子发射源。实验使用印刷方法将碳纳米管制备于玻璃基底 ,并作为X射线源的阴极。阳极材料为铜 ,其顶端为半球形 (半径为 2mm)。高压电源输出在 0～ 19kV之间可调。射线源工作真空度为 1× 10 -4Pa ,利用流气式正比计数器测到了铜kα 谱线 ,并且进行了连续 4h的运行。实验结果表明X射线源发光稳定 ,碳纳米管可以作X射线源的阴极。最后提出了改进的X射线源结构。     

大电流密度碳纳米管场致发射阴极阵列的研制

 设计了一种由TiN，Al，Fe和牺牲层构成的堆栈式催化剂层结构，采用微波等离子体化学气相沉积法实现碳纳米管阵列高速笔直生长。SEM和TEM结果表明，生长出来的碳纳米管为典型的多壁碳纳米管，长度和直径均匀，排列整齐并垂直于基底，生长速率大于5 μm/min，晶格缺陷少。场致发射测试结果表明：碳纳米管的发射阵列具有良好的电流发射稳定性，最大电流密度大于6 A/cm2。紫外光电子能谱法（UPS）测试出碳纳米管的功函数为4.59 eV，则相应的场致发射陈列的场增强因子大于1 400。     

基于铟锡氧化物/Ti复合电极的高亮度碳纳米管场致发射冷阴极

通过制作亲碳性铟锡氧化物(ITO)/Ti复合电极,改善移植型碳纳米管(CNT)冷阴极的导电电极与CNT膜层之间附着性能,从而消除CNT与电极间的界面势垒和非欧姆接触对CNT阴极场发射均匀性和稳定性的影响.采用磁控溅射技术和丝网印刷工艺制作了ITO/Ti基CNT阴极.用X射线衍射仪和场致发射扫描电子显微镜表征CNT阴极结构,结果显示热处理后的ITO/Ti基CNT阴极中可能有TiC相生成,从而使得导电电极与CNT形成有中间物的强作用体系.该体系降低甚至消除电极与CNT之间的界面势垒,增加了CNT与电极间形成欧姆接触的概率.用四探针技术分析电阻率,结果表明ITO/Ti复合电极具有电阻并联效果,CNT阴极导电性能提高.场致发射特性测试表明ITO/Ti基CNT阴极的场致发射电流达到384μA/cm2,较普通ITO基CNT阴极的场致发射电流有显著提高,能够激发测试阳极发出均匀、稳定的高亮度荧光.制作ITO/Ti复合电极是实现场致发射稳定、均匀的低功耗CNT阴极的有效途径.     

刻线镍膜上沉积的碳纳米管场发射特性

利用微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)方法,在刻线的镍膜上沉积碳纳米管膜。通过SEM和拉曼光谱表征,讨论了催化剂厚度、制备温度、反应时间以及甲烷浓度对碳纳米管场发射的影响。结果表明：不同条件下制备的碳纳米管的场发射性能有很大差异,保持氢气的流量(100sccm)不变,当甲烷流量为5sccm、生长时间为5min、催化剂膜厚为150nm、温度为700～800℃时,场发射性能最好,开启场强为1．3V／um,最大发射电流达到6．8mA／cm^3。     

涂布法制备碳纳米管场发射阴极及其性能的研究

碳纳米管（CNT）作为场发射阴极（FEC）具有很好的性能。报导了利用粉末状碳纳米管制作CNT－FEC的方法，包括涂布方法、纯化方法和表面处理方法。主要关心的FEC性能为电子发射均匀性、电流密度和寿命。     

二次发射微波电子枪的数值计算方法

阐述了在rfz轴对称坐标系下,计算二次发射微波电子枪中电子束运动的一种数值方法.通过在束流运动区域建立网格,把空间中的电荷密度分布转化为网格上各顶点的电荷密度分布.在束团运动坐标系中,用多重网格法求解Poisson方程,得到束团的空间电荷场.用5阶Runge?Kutta法直接求解相对论下的电子运动方程.通过实例计算,并和MAFIA的计算结果对比,证明其是一种可靠的方法.     

LPCVD法制备碳纳米管薄膜及其场发射性能的研究

采用低压化学气相沉积法(LPCVD)在镍片上直接制备碳纳米管(CNTs)薄膜,系统地研究了生长温度(500~800℃)对碳纳米管薄膜形貌、结构及场发射性能的影响,并对此方法的生长机理进行了分析。当温度从500℃升高到650℃时,碳纳米管的生长速率随着温度升高而增大,而温度继续上升,速率则明显减小。利用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱仪表征和检测了碳纳米管薄膜的形貌和结构。碳纳米管的管径、长度、一致性和晶化程度随温度都有明显的变化。同时还对碳纳米管薄膜的场发射特性进行了测试,对其场发射机理进行了深入地探讨,表明温度对碳纳米管的性能有很大影响,并存在最优化的温度条件。实验结果表明碳纳米管薄膜的形貌、结构及其场发射性能可通过生长温度进行一定范围的控制。     

掺杂对碳纳米管拉曼光谱及场发射性能的影响

采用高温热解法在860℃分别制备出了镓、氮以及硼和氮掺杂的碳纳米管,提纯后利用丝网印刷工艺分别将它们制备成薄膜,并测试了它们的拉曼光谱与场发射性能。测试结果表明,掺杂纳米管的缺陷密集度比纯碳纳米管明显增大,而它们的场致电子发射性能则与掺杂元素的性质密切相关。镓和氮掺杂的纳米管均具有非常优异的场发射性能,而硼和氮共掺杂的纳米管的场发射性能很差。掺杂引起碳纳米管费米能级附近能态密度的变化及功函数的降低是其具有优异场致电子发射性能的主要原因。     

BEPC实验电子枪系统的研究

E5-4实验电子枪系统是BEPC电子枪系统的改进版本，文中首先对其进行了理论分析，并介绍了利用Y796阴栅组件和新的电源及Pulser系统进行测试的结果，分析了各个参数对束流的影响，给出了电子枪流强与直流高压、pulser 电压、栅偏压、阴极参数等的关系曲线，对BEPCII电子枪系统的研制和调试起到了重要的指导作用.     

高能球磨对碳纳米管形貌及场致发射显示特性的影响

用化学气相沉积法制备了碳纳米管,进行了不同时间的球磨处理。用扫描电镜、拉曼光谱对其形貌和结构进行了表征。对不同球磨条件下的碳纳米管制备成阴极,进行了场致发射特性的测试。结果表明,高能球磨会对碳纳米管的形貌、结构及场致发射性能有明显的影响。球磨时间为0．5～1h时,可以使碳纳半管变短而均匀,且场致发射电性能与未处理时相近,即有低的阈值电场和高的发射电流密度,从而使发射时在阳极上产生的荧光点密度大大增加,发光均匀。但研磨时间过长会改变碳纳半管结构,使其非晶化或石墨化,导致其场致发射性能和显示效果变差。     

Theoretical research on electron beam modulation in a field-emission cold cathode electron gun

In order to develop miniaturized and integrated electron vacuum devices, the electron beam modulation in a field- emission （FE） electron gun based on carbon nanotubes is researched. By feeding a high-frequency field between the cathode and the anode, the steady FE electron beam can be modulated in the electron gun. The optimal structure of the electron gun is discovered using 3D electromagnetism simulation software, and the FE electron gun is simulated by PIC simulation software. The results show that a broadband （74-114 GHz） modulation can be achieved by the electron gun with a rhombus channel, and the modulation amplitude of the beam current increases with the increases in the input power and the electrostatic field.