碳掺杂硼氮纳米管电子场发射的第一性原理研究

对闭口硼氮纳米管（BNNT）顶层掺碳体系,运用第一性原理研究了电子场发射性能.结果表明,掺碳的BNNT体系电子结构变化显著;外电场愈强,体系态密度向低能端移动幅度愈大,且最高占据分子轨道（HOMO）/最低未占据分子轨道（LUMO）能隙愈小.体系态密度和局域态密度,HOMO和LUMO及其能隙分析一致表明,各种碳掺杂体系中C_eqBNNT的场发射性能最佳. 关键词： 硼氮纳米管 碳掺杂 第一性原理     

碳掺杂闭口硼氮纳米管场发射第一性原理研究

运用第一性原理研究了闭口硼氮纳米管（BNNT）顶层掺碳体系（C@BNNT）的电子场发射性能.结果表明：随外电场增强,C@BNNT电子结构变化显著,态密度（DOS）向低能方向移动;碳原子的局域态密度（LDOS）在费米能级附近明显增大;赝能隙、最高占据分子轨道（HOMO）/最低未占据分子轨道（LUMO）能隙减小;体系电荷移向帽端.DOS,HOMO/LUMO及Mulliken电荷分析一致表明,与BNNT相比,C@BNNT电子场发射性能显著改善,且C@BN_moreNT性能更优. 关键词： 碳掺杂 硼氮纳米管 电子场发射 第一性原理     

碳、碳氮和硼碳氮纳米管场发射性能的比较研究

采用高温热解法在860℃分别制备出了碳、碳氮和硼碳氮纳米管，提纯后利用丝网印刷工艺分别将它们制备成薄膜，并测试了它们的场发射性能.结果表明：碳纳米管、碳氮纳米管和硼碳氮纳米管薄膜的开启电场分别为2.22，1.1和4.4V/μm，当电场增加到5.7V/μm时，它们的电流密度分别达到1400，3000μA/cm²和小于50μA/cm².碳和碳氮纳米管薄膜的场增强因子分别为10062和11521.可见，碳氮纳米管的场发射性能优于碳纳米管，而硼碳氮纳米管的场发射性能比前两者要差.解释了这三种纳米管场发射性能差别的原因. 关键词： 碳纳米管 碳氮纳米管 硼碳氮纳米管 场发射     

掺氮碳化硅纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对本征碳化硅纳米管和掺氮碳化硅纳米管的电子结构进行了计算.计算表明本征（8,0）碳化硅为直接带隙半导体,能带间隙为0.94 eV;掺氮浓度为1.56%和3.12％的碳化硅纳米管的能带间隙减小为0.83 eV和0.74 eV.从差分电荷密度可以看出,能带间隙的减小是氮硅键与碳硅键相比共价成键能力降低的结果. 关键词： 碳化硅纳米管 掺氮 第一性原理 电子结构     

二维硼氮在过渡金属表面成核过程的第一性原理研究

二维硼氮成功地应用于构筑石墨烯纳米器件,然而其生长机制仍未受到充分的探究.本文使用基于密度泛函理论的计算方法,发现与镍（111）面相比,铜（111）表面更适用于作为二维硼氮生长的衬底.并且,随着硼氮原子的对数增加,其结构由一维的链状向二维的环状演变的过程.计算结果显示,这一结构相变发生在硼氮原子对数为5对时,二维环状结构随着硼氮原子对数的增加而趋于稳定.这一发现将有助于实验上更好地控制二维硼氮的生长过程.     

掺硼水吸附碳纳米管电子场发射性能的第一性原理研究

运用第一性原理研究了掺硼碳纳米管(BCNT)顶端吸附水分子后的电子场发射性能.结果表明：掺B及吸附H₂O的碳纳米管(BCNT+H₂O)端部形成电子聚集的原子尺度微区,其电子态密度(DOS)在费米能级(E_f)附近有很大提高.根据计算的电子DOS,HOMO/LUMO及Mulliken电荷分布等可知BCNT+H₂O比CNT+H₂O有更好的场发射性能. 关键词： 掺硼碳纳米管 吸附 密度泛函理论 电子场发射     

铝氮共掺杂氧化锌纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算, 对(6,0)单壁氧化锌纳米管、铝掺杂、氮掺杂和铝氮共掺杂纳米管的能带结构、态密度和差分电荷密度进行了研究. 结果表明, 氮掺杂可以在纳米管禁带中引入受主能级, 实现纳米管的p型掺杂, 但是受主能级局域性较强, 导致氮溶解度低. 引入铝元素可以有效降低氮形成受主能级局域性, 激活氮元素, 铝氮共掺杂有望成为氧化锌纳米管一种更为有效的p型掺杂方法. 关键词： 氧化锌纳米管 电子结构 共掺杂 第一性原理计算     

硼碳氮纳米管的拉曼光谱研究

对不同温度和不同催化条件下用高温热解法制备的硼碳氮(BCN)纳米管的拉曼光谱进行了分析。随着制备温度的升高,拉曼光谱中D带和G带的强度比I_D/I_G由小变大,而后又变小,说明存在一个最佳温度,在该温度下生成的BCN纳米管中B、N元素掺杂浓度最大。不同催化剂对BCN纳米管的拉曼光谱也有影响,当以钴/二茂铁和镍/二茂铁为催化剂时的I_D/I_G值比以钴、镍和钴/镍为催化剂时大,说明这时的B、N的掺杂浓度较高,纳米管的质量较好,这与透射电子显微镜观察结果一致。     

氟化硼碳平面的第一性原理研究

基于第一性原理的理论计算,研究了不同氟化程度的BC3,BC5,BC7的稳定结构和电子特征,发现通过B原子替代C原子,F原子与平面结构的结合能力更强了,氟化的硼碳结构比氢化的硼碳结构更加稳定.研究发现:当只有C原子与F原子成键时,体系变成半导体,而当B原子与F原子成键时,即所有原子都与F原子成键,体系变成导体.通过不同程度的氟化,BC3发生半导体-金属的转变,BC5和BC7发生金属-半导体-金属的转变.理论分析表明,B原子的pz轨道对电学性质变化有较大影响.由于其丰富的电学特性,此类氟化硼碳平面在纳米电子器件领域中具有潜在应用,并且该结果对实验合成也有一定的指导意义.     

铋纳米管电子性质的第一原理研究

运用第一原理分子动力学方法系统研究了铋纳米管的稳定性和电子性质 .发现铋纳米管的应变能 (StrainEnergy)符合经典的 1/R2 规律 .铋纳米管的能隙在 0 .7— 0 .8eV左右 ,具有半导体的特性. A first principle molecular dynamics with density functional theory and ultra-soft pseudopotential has been performed on the bismuth nanotubes. The strain energies are found to follow the classical 1/R 2 strain law. The bismuth nanotubes are expected as semi-conductor with the band gaps around 0.7 - 0.8 eV.     

Field emission from self-assembly structure of carbon-nanotube films

Chemical vapor deposited (CVD) carbon nanotube (CNT) arrays were immersed in ethanol to make shrunk structures with separate nanotube “walls” for better field emission properties, such structures decreased the screening effects and reduced the turn-on electric field at 10 μA/cm² from 1.68 to 1.23 V/μm. The field enhancement factor was calculated to increase by 23% according to Fowler–Nordheim (F–N) equation. The number of emission sites also increased and their distribution was more uniform.     

纳米碳管的制备及其场发射性能研究

将Ni(NO3)2-Mg(NO3)2体系作为催化剂前驱体,在不同气源比例下用CVD催化裂解法制备纳米碳管,用SEM、TEM和喇曼光谱对其进行了表征和分析,制备出完整性好的纳米碳管.再用两种工艺和配方制备其场发射阴极,对阴极样品进行了场发射性能测试.结果表明,经过氢处理在Si基上制备的CNT阴极发光效果好,且具有良好的场发射性能.     

Field emission characteristic of screen-printed carbon nanotube cathode

The fabrication of carbon nanotube emitters with excellent emission properties is described. The multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) produced by chemical vapor deposition (CVD) method were purified with oxidation method and mixed with organic binding pastes and then screen-printed on glass substrates with ITO film. We applied anode voltage gradually to refine the emission behavior of the emitter by cleaning the top surface of screen-printed carbon nanotubes (CNTs). The density of the carbon nanotubes is about 2.5×10⁸/cm². Diode field emission experiments were performed in dynamic vacuum system to study the emission current, the emission uniformity, etc. Bright and stable character emission images were obtained in the diode structure and the emission current could approach 1 mA/cm².     

Field emission properties of carbon nanotubes film grown on NiCr alloy films

Carbon nanotubes (CNTs) are prepared on NiCr alloy films by low pressure thermal chemical vapor deposition at 600 °C. NiCr alloy films are deposited by magnetic co-sputtering method, and the various thickness and Ni/NiCr ratios are controlled by sputtering power. The diameter and length of CNTs, as well as the roughness of the CNTs films, mainly depend on the Ni/NiCr ratio. The field emission current density of the CNTs film increases with the increasing Ni/NiCr ratio from 65 wt% to 83 wt%, and decreases when the Ni/NiCr ratio is more than 87 wt% in the alloy film.     

介电体围绕下绳束状碳纳米管的场发射特性(英文)

在周边环绕玻璃薄片介电体的作用下,绳束状碳纳米管宏观体的场发射电流发生异常跃迁,同时伴随有场发射电子光斑的横向扩展,导致跃迁后的场发射电流明显高于正常情况。所有观察到的现象均与介电体存在下的电场重新分布和电子轨迹偏离有关。理论分析及随后的场发射测试检验了介电体几何尺寸、间距、介电常数等因素对场发射I-V性能的影响。研究结果提供了一种控制Spindt型场发射体电子发射性能的新的可行途径。     

三极场发射显示器中二次印刷型碳纳米管阴极的制备及特性(英文)

结合丝网印刷技术,研发了一种碳纳米管阴极制备法.利用双壁纳米管作为原材料,并加入细小银颗粒,制作了混合纳米管浆料.将混合纳米管浆料制作在传导电极表面,再将普通纳米管浆料印刷在混合纳米管浆料的上面.在链式烧结炉中对烘烤后的纳米管浆料同时进行烧结以除掉有机溶剂.在进行适当的后处理工艺之后,就形成了二次印刷型纳米管阴极,它能显著改善阴极的场致发射特性.制作了二次印刷型纳米管阴极的三极结构场致发射显示器.该显示器具有更高的发光亮度以及更好的发光图像亮度均匀性.与普通纳米管阴极场致发射显示器相比较,它能够将开启电场从2.15V/μm降低到1.75V/μm,并能够将最大场发射电流从735.8μA提高到1 588.5μA.所研发的纳米管阴极制备方法具有很强的实际应用性,且制作成本低廉.     

平栅极结构碳纳米管场发射性能实验

研究了碳纳米管(CNT)场发射显示器(FED)三电极结构的平栅极结构,得到了进一步降低场致发射的开启电压和缩小动态调制电压范围的方法,同时也为相关的场发射安全操作提供了借鉴。实验表明:二极结构场发射调制电压范围较大,调制电压达上千伏,而在三电极的平栅极结构中通过调节阳极电压不仅可控制显示亮度,还对栅极调制电路有保护作用。适当升高阳极电压、适当缩短阴极和阳极之间的距离以及阴栅极经老化后可减小栅极调制电压, 同时还能有效的降低场致发射的动态调制电压的范围。这对新一代的显示器研制提供帮助。     

基于碳纳米管X射线源的生物医学成像

Although discovered more than 100 years ago, X-ray source technology has evolved rather slowly. The recent invention of the carbon nanotube (CNT) X-ray source technology holds great promise to revolutionize the field of biomedical X-ray imaging. CNT X-ray sources have been successfully adapted to several biomedical imaging applications including dynamic micro-CT of small animals and stationary breast tomosynthesis of breast cancers. Yet their more important biomedical imaging applications still lie ahead in the future, with the development of stationary multi-source CT as a noteworthy example.     

Field emission properties of carbon nanotube cathodes produced using composite plating

Field emission properties of carbon nanotube field emission cathodes (CNT-FECs) produced using composite plating are studied. The experiment uses a CNT suspension and electroless Ni plating bath to carry out composite plating. The CNTs were first purified by an acid solution, dispersed in a Ni electrobath, and finally co-deposited with Ni on glass substrates to synthesize electrically conductive films. Field emission scanning electron microscopy and Raman spectroscopy results show that the field emission characteristics and graphitic properties of CNT-FECs depend on the pH value of the electrobath. Experiments show that the optimum electrobath pH value is 5.4, achieving a field emission current density of 1.0 mA/cm² at an applied electric field of 1.5 V/μm. The proposed CNT-FECs possess good field emission characteristics and have potential for backlight unit application in liquid crystal displays.