一种平行背栅极碳纳米管阵列的场增强因子计算

建立一种平行背栅极碳纳米管阵列阴极,基于电场叠加原理,利用镜像电荷法对其进行计算,给出碳纳米管顶端表面电场增强因子。在此基础上,进一步分析器件各类参数对电场增强因子的影响。分析表明,碳纳米管阵列阴极具有最佳阵列密度,其对应碳纳米管间距大约为碳纳米管高度的两倍,靠阴极阵列边缘部位的碳纳米管发射电子能力比其中心部位的大。除了碳纳米管的长径比之外,栅极宽度、栅极厚度和栅极间距等也对电场增强因子有一定的影响:栅极越宽,场增强因子越大;而栅极厚度、栅极间距越大,场增强因子就越小。     

一种平行背栅极碳纳米管阵列的场增强因子计算

建立一种平行背栅极碳纳米管阵列阴极,基于电场叠加原理,利用镜像电荷法对其进行计算,给出碳纳米管顶端表面电场增强因子。在此基础上,进一步分析器件各类参数对电场增强因子的影响。分析表明,碳纳米管阵列阴极具有最佳阵列密度,其对应碳纳米管间距大约为碳纳米管高度的两倍,靠阴极阵列边缘部位的碳纳米管发射电子能力比其中心部位的大。除了碳纳米管的长径比之外,栅极宽度、栅极厚度和栅极间距等也对电场增强因子有一定的影响:栅极越宽,场增强因子越大;而栅极厚度、栅极间距越大,场增强因子就越小。     

对碳纳米管阵列的场发射电场增强因子以及最佳阵列密度的研究

研究了外电场、碳纳米管自身线度、尤其管的阵列密度对碳纳米管的场发射性能的影响,从理论上深入探索碳纳米管阵列的电场增强因子并提出改善其场发射电子性能的有效途径.研究结果表明,碳纳米管阵列的电场增强因子的数量级一般为102—103,并对任何长径比的碳纳米管阵列,都对应着一个最佳阵列密度,当碳纳米管阵列密度取此最佳密度值时,其电场增强因子明显提高.这里的理论研究对弄清碳纳米管的场发射机理及实验合成高发射性能的碳纳米管阵列有一定的意义 关键词： 碳纳米管阵列 最佳阵列密度 电场增强因子 长径比     

碳纳米管薄膜场蒸发效应

在超高真空系统中对基于丝网印刷方法制备的碳纳米管薄膜的场蒸发效应进行实验研究. 实验发现, 碳纳米管薄膜样品存在场蒸发现象, 蒸发阈值场在10.0-12.6 V/nm之间, 蒸发离子流可以达到百皮安量级; 扫描电子显微镜分析和场致电子发射测量结果表明, 场蒸发会使碳纳米管分布变得更加不均匀, 会导致薄膜的场致电子发射开启电压上升(240→300V)、场增强因子下降(8300→4200)、蒸发阈值场上升(10→12.6V/nm), 同时使得薄膜场致电子发射的可重复性明显变好. 场蒸发也是薄膜自身电场一致性修复的表现, 这种修复并非表现在形貌上, 而是不同区域场增强因子之间的差距会越来越小, 这样薄膜场致电子发射的可重复性和稳定性自然会得到改善.     

纳米碳管阵列场增强因子的计算

采用悬浮球模型，结合对称的镜像电荷层方法，对静电场中纳米碳管阵列的场增强因子进行了计算，并在考虑极板间距的情况下，对其计算结果做了修正.结果表明：纳米碳管阵列的间距对纳米碳管阵列的场发射性能影响很大.当纳米碳管阵列中碳管间距小于碳管高度时，场增强因子随间距的减小而急剧减小；而当碳管间距显著大于碳管高度时，场增强因子几乎不变.但当考虑阴阳极之间单位面积通过的场发射电流时，可论证当管间距与管高度相若时，能使场发射电流密度最佳(最大).另外，极板间距对场增强因子的影响很小，但是可以通过减小极板间距，来降低纳米碳管作为场发射体的场发射的开启电压，优化纳米碳管的场发射性能. 关键词： 纳米碳管阵列 场增强因子 开启电压     

栅极调制纳米线的场增强因子计算

利用悬浮球模型和镜像电荷法计算了栅极调制纳米线的顶端表面电场,给出了场发射增强因子表达式β=1/2（3.5+L/r₀+W）,式中L与r₀分别是纳米线长度与顶端表面曲率半径,W是由栅孔半径R、阴极与栅极间距d以及纳米线自身几何参数所决定的函数．结果表明,纳米线长径比对场增强因子的影响很显著;当阴极与栅极间距较近时,场增强因子随d的增加而减小 关键词： 栅极调制纳米线 场增强因子 悬浮球     

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     

基于有限元软件分析碳纳米管的最佳阵列密度

利用有限元软件ANSYS,对碳纳米管的最佳阵列密度进行了分析。针对碳纳米管阵列静电场分布的特点,建立了碳纳米管的模型,确定了模型的边界条件。为了便于对计算结果进行对照,在分析时采用的参数是:阵列周期T=2000nm,单根碳纳米管长度L=1μm,顶端半径r=2nm。通过计算得到了单根碳纳米管的场增强因子为321。在长度L和顶端半径r不变的情况下,使用了参数化设计语言,计算了在不同周期(200～4000μm)下碳纳米管场增强因子随周期变化的情况,进一步利用Fowler Nordheim函数得到最佳阵列周期(1600μm)。结果证明,利用有限元软件,其分析过程不仅正确性,而且实用,并且为此类问题的解决提供了一个通用的方法。     

基于碳纳米管场致发射的电子枪的初步研究

给出了基于碳纳米管场致发射电子枪的初步研究结果. 碳纳米管场致发射试验证明碳纳米管是一种很好的场致发射材料. 试验中, 在极间场强2.7MV/m的情况下得到的电流发射密度为0.5mA/cm².     

带栅极纳米线冷阴极的场增强因子研究

场增强因子是体现场发射冷阴极器件性能优劣的重要参数.利用静电场理论给出了一种带栅极(normal-gated)纳米线冷阴极的场增强因子表示式β=k₁{N²·(L-d₁)²+［1/k₁+(L-d₁)］²}^1/2，且进一步分析了几何参数对场增强因子的影响.结果表明，纳米线突出栅孔的部分(L-d₁)与栅孔半径越大，则场增强因子越大；而纳米线半径越小，则场增强因子越大；当L远大于d₁时满足β∝L/r₀.其中N=N₁(k₁r₀)/N₀(k₁r₀)，N₀(k₁r₀)和N₁(k₁r₀)分别代表零阶和一阶Neumann函数，k₁=0.8936/R，R为栅孔半径，L为纳米线长度，r₀为纳米线半径，d₁表示阴极与栅极间距.     

对感生电场计算方法的探讨

对于感生电场的计算问题,在大学电磁学教材中一般都是利用反证法证明螺线管管内外的E感线都是与螺线管轴线相垂直的同心圆.笔者在此利用解析法和类比法两种方法来证明螺线管管内外的E感线都是与螺线管轴线相垂直的同心圆,并在此基础上计算了E感的大小,以供教学参考.     

单晶金微米片的电磁场增强及伴随的SERS效应

我们通过SERS的方法研究了单个金微米片表面不同区域的电磁场增强。首次对单个金属粒子采用拉曼区域成像的方法为电磁场增强提供了直接的实验证据。用结晶紫作为探针分子,通过对金微米六边形及截断的金微米三角形的SERS研究,直接证明金属粒子的边和角比面的电磁场增强更强。排除分子吸附、杂质干扰、晶体缺陷、表面活性剂等因素的影响,最后得出金微米片上电磁场增强的强弱顺序是角#边#面。     

电场的MATLAB可视化方法

将导体球放到匀强电场中,研究电势和电场各分量的分布规律,是一个典型的电动力学问题.详细推导了极坐标和直角坐标系中的电势公式,求出了电场强度的表达式,推导电场线的方程,将公式无量纲化,应用MATLAB画出了电场强度的分布曲线和电场线以及等势线,充分反映了电场分布的规律.附录中列出了两个相关程序,可供读者参考.     

基于OpenGL的三维电场线模拟

在Visual C＋＋环境下,设计了一种基于OpenGL的三维电场线模拟软件。该软件采用微分方程法来生成电场线,可以准确地模拟不同观察视角下,静止点电荷的三维电场线。用户可以拖动鼠标随意转动观察视角,并可随意设置电荷个数、分布以及大小。     

Electric Field in a Gravitational Field

The potential of a static electric charge located in a Schwarzschild gravitational field is given by Linet. The expressions for the field lines derived from this potential are calculated by numerical integration and drawn for different locations of the static charge in the gravitational field. The field lines calculated for a charge located very close to the central mass can be compared to those calculated by Hanni–Ruffini. Maxwell equations are used to analyze the dynamics of the falling electric field in a gravitational field.     

Field emission of carbon nanotube array with normal-gate cold cathode

A hexagon pitch carbon nanotube (CNT) array vertical to the normal gate of cold cathode field emission displayer (FED) is simulated by solving the Laplace equation. The calculated results show that the normal gate causes the electric field around the CNT tops to be concentrated and emission electron beam become a column. The field enhancement factor and the emission current intensity step up greatly compared with those of diode structure. Emission current density increases rapidly with the decrease of normal-gate aperture. The gate voltage exerts a critical influence on the emission current.     

比例边界有限元法在电机电磁场问题中的应用

将比例边界有限元法应用到电机磁场分析计算中,采用加权余量法推导无旋磁场的比例边界有限元方程及其离散格式,给出相邻子域公共边上内部节点磁位求解方法.以具有解析解的电机磁场问题为例进行计算和对比分析,验证离散格式的正确性和比例边界有限元法求解电机磁场的可行性,为该方法在电机磁场问题中的应用打下基础.