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相似文献
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1.
碳纳米管场致发射中的空间电荷效应   总被引:1,自引:0,他引:1  
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Electron Beam Simulation(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。  相似文献   

2.
镜像势对碳纳米管阵列场发射特性的影响   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
采用多尺度量子化学方法模拟了碳纳米管阵列的场发射特性.碳纳米管镜像势的作用可以等效地用原子尺寸的理想金属球的镜像势来代替.模拟计算结果表明,考虑了镜像势作用后的碳纳米管阵列发射电流密度比没有考虑镜像势的结果增大了约6倍. 关键词: 镜像势 碳纳米管 场致发射  相似文献   

3.
潜力  王昱权  刘亮  范守善 《物理学报》2011,60(2):28801-028801
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  相似文献   

4.
张哲娟  孙卓  陈奕卫 《光学学报》2005,25(11):510-1514
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。  相似文献   

5.
针对碳纳米管场致发射冷阴极在微波、毫米波电真空辐射源器件中的应用需求,采用2μs,20 kV的脉冲高压对碳纳米管场致发射冷阴极的脉冲发射特性进行了实验研究.通过改变阴阳极间距,对碳纳米管冷阴极发射电流特性及发生脉冲高压打火后的碳纳米管冷阴极发射特性进行了测试研究.在直径为4 mm的圆形平面碳纳米管冷阴极上获得最大发射电流16 mA,电流密度为127 mA/cm~2.以实验测试数据为基础,结合粒子模拟软件建立碳纳米管冷阴极场致发射仿真模型,给出了该仿真模型的相关参数,为下一步设计研制碳纳米管冷阴极电子光学系统及相关辐射源器件奠定基础.  相似文献   

6.
蔡丹  刘列  巨金川  王海涛  赵雪龙  王潇 《物理学报》2016,65(4):45202-045202
采用电泳沉积法、碳纳米管纸和化学气相沉积直接生长法制备了三种碳纳米管阴极. 从强流发射性能、阴极等离子体膨胀、阴极起动、发射均匀性、工作稳定性以及脉冲放气特性等多个方面, 对比研究了碳纳米管阴极和化纤天鹅绒阴极的强流发射特性, 研究表明碳纳米管阵列和碳纳米管纸阴极发射性能明显优于普通化纤天鹅绒, 碳纳米管阴极发射性能与碳纳米管取向无关, 管壁的缺陷发射对无序碳纳米管阴极强流发射具有重要贡献. 碳纳米管阴极的起动场强约为普通化纤天鹅绒的2/3, 电场上升率相同时碳纳米管阴极比化纤天鹅绒阴极起动时间短12–17 ns. 碳纳米管阴极发射均匀性优于化纤天鹅绒, 尤其是碳纳米管阵列, 整个阴极表面等离子体光斑致密且均匀. 在二极管本底气压为6×10-3 Pa时, 碳纳米管纸阴极对应的二极管峰值气压不到0.3 Pa, 约为普通化纤天鹅绒阴极的1/5, 碳纳米管阵列阴极放气量在三种阴极中最少, 仅为0.042 Pa. 结果表明, 碳纳米管阴极在强流电子束源和相关高功率微波器件领域具有潜在的应用价值.  相似文献   

7.
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.  相似文献   

8.
基于碳纳米管冷阴极实验测试结果,采用三维粒子模拟软件对大面积碳纳米管冷阴极的场致发射特性进行了仿真,研究了栅网结构不同尺寸对碳纳米管冷阴极场致发射特性及电子注通过率的影响,并在此基础上设计出面积压缩比为18,输出电流密度为14.9 A/cm2的带状注电子枪。为进一步研制碳纳米管冷阴极电子光学系统和相关微波、毫米波电真空辐射源器件提供了技术基础。  相似文献   

9.
谌怡  张篁  刘星光  夏连胜  杨安民 《物理学报》2011,60(8):80702-080702
借助2 MeV直线感应加速器注入器平台,利用四极质谱仪研究了碳纳米管阴极的强流脉冲发射放气质谱特性. 研究结果表明:在脉冲高压电场下,碳纳米管阴极材料释放出较多的吸附气体,解吸气体又以CO2,N2(CO),H2三种气体居多,这些解吸气体在阴极等离子体形成过程中起着重要的作用. 通过分析解吸气体成分的含量,证明碳纳米管阴极强流脉冲电子发射过程为场致等离子体发射,而不是场致爆炸发射. 关键词: 碳纳米管阴极 强流脉冲发射 质谱分析 场致等离子体发射  相似文献   

10.
以二茂铁和二甲苯分别作为催化剂和碳源,采用一种无模板的化学气相沉积法,使用单温炉设备,成功地制备了高度定向的碳纳米管阵列.分别用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电子能量散射谱、拉曼光谱对碳纳米管阵列进行形貌观察和表征, 并研究了不同工艺参数对碳纳米管阵列形貌的影响.结果表明:在生长温度为800℃,催化剂浓度为0.02g/mL,抛光硅片上容易获得高质量的定向碳纳米管阵列,在此优化条件下生长的定向碳纳米管的平均生长速率可达25μm/min.  相似文献   

11.
A comprehensive comparative study of electron field emission properties of carbon nanotube (CNT) films prepared by vacuum filtration and screen-printing was carried out. Field emission performance of vacuum filtered CNT films with different filtered CNT suspension volumes was systematically studied, and the optimum electron emission was obtained with a low turn on field of ∼0.93 V/μm (at 1 μA/cm2) and a high field enhancement factor β of ∼9720. Comparing with screen-printed CNT films, vacuum filtered CNT films showed better electron emission performance, longer lifetime, and greater adhesive strength to substrates. This work reveals a potential use of vacuum filtered CNT films as field emission cathodes.  相似文献   

12.
潘金艳  张文彦  高云龙 《物理学报》2010,59(12):8762-8769
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.  相似文献   

13.
采用丝网印刷工艺制作了碳纳米管(CNTs)薄膜阴极.经适当能量激光烧蚀后,相互粘连的CNTs随表面粘附有机物的蒸发而分散开,管间隙增加、屏蔽效应减小,使得场发射性能大幅度提高,开启场强降低、场倍增因子β增大.Raman光谱分析表明,随激光能量增加,CNTs表面缺陷增多,成为新的场发射点,对其β增大的贡献加强.相对于两电极结构,三电极中平栅极结构场发射性能经激光烧蚀有更显著的改善.这说明激光烧蚀是提高CNTs场发射性能的有效方法. 关键词: 碳纳米管薄膜 场发射 激光烧蚀 Raman光谱  相似文献   

14.
Modeling and simulation for the field emission of carbon nanotubes array   总被引:3,自引:0,他引:3  
To optimize the field emission of the infinite carbon nanotubes (CNTs) array on a planar cathode surface, the numerical simulation for the behavior of field emission with finite difference method was proposed. By solving the Laplace equation with computer, the influence of the intertube distance, the anode–cathode distance and the opened/capped CNT on the field emission of CNTs array were taken into account, and the results could accord well with the experiments. The simulated results proved that the field enhancement factor of individual CNT is largest, but the emission current density is little. Due to the enhanced screening of the electric field, the enhancement factor of CNTs array decreases with decreasing the intertube distance. From the simulation the field emission can be optimized when the intertube distance is close to the tube height. The anode–cathode distance hardly influences the field enhancement factor of CNTs array, but can low the threshold voltage by decreasing the anode–cathode distance. Finally, the distribution of potential of the capped CNTs array and the opened CNTs array was simulated, which the results showed that the distribution of potential can be influenced to some extent by the anode–cathode distance, especially at the apex of the capped CNTs array and the brim of the opened CNTs array. The opened CNTs array has larger field enhancement factor and can emit more current than the capped one.  相似文献   

15.
制备了一种新型碳纳米管浆料,并总结了一套阴极制作工艺.实验表明,质量比约为10%的纯化碳纳米管、5%的纳米金属粉末和有机材料混合形成的印刷浆料,其阴极具有较好的发射均匀特性.在浆料制备过程中通过加入表面活性剂使碳纳米管分散更加均匀.用丝网印刷技术制作阴极,并用机械刀刻的办法制作阴、栅两极之间的沟槽,经烧结后分析阴极膜的电阻率和粘附性随阴极材料组分和制作工艺的变化关系,确定较为合适的升温曲线及丝网目数,阴极碳纳米管的均匀性、导电性的提高改善了发射均匀性.该阴极开启场为2.5 V/μm,在电场强度为3.3 V/μm下,阳极电流为5.6 μA,场发射电流稳定,波动小于5%.  相似文献   

16.
In this paper, we studied the effect of NaCl electrolyte as a surface treatment on improving the uniformity and stability of field emission of screen-printed carbon nanotubes (CNTs). A short period of the electrolyte treatment of CNT films remarkably increase emission uniformity and stability. Furthermore, the field emission characteristics of screen-printed carbon nanotubes (CNTs) such as low turn-on field, high emission current density and strong adhesion of the CNT film on the substrate were also reinforced after post-treated. SEM, TEM and Raman spectrum study revealed that uniformity and stability of field emission is enhanced by two factors. Firstly, the electrolyte treatment appeared to render the CNT surfaces more actively by exposing more CNTs form the CNT paste, which dominates initial uniformity and stability of field emission. Secondly, the number of opened CNTs and defects CNTs of CNT film were increased by electrical current energy.  相似文献   

17.
采用钛氰铁高温催化热解方法可制备发射性能优异的碳纳米管薄膜阴极。当脉冲电场峰值达到30 MV/m时,发射电流密度达kA/cm2以上,对应相对论电子束流强度高达15 kA,等离子体发射机制参与电子束发射过程。以重复频率10 Hz发射模式时,其发射阈值低,束压、束流波形跟随性好,发射稳定性优于石墨阴极。发射发次达到1000后,碳纳米管形态依然完整,界面无脱附。  相似文献   

18.
对闭口碳纳米管(CNT)顶端分层掺氮及吸附不同数目水分子体系,运用第一性原理研究了有电场存在时的电子场发射性能.结果表明:掺氮并吸附水分子的CNT结构稳定;外电场愈强、水分子数愈多,体系态密度(DOS)向低能端移动幅度愈大且最高分子占据轨道(HOMO)/最低分子空轨道(LUMO)能隙愈小.吸附能,DOS/LDOS,HOMO/LUMO及其能隙分析一致表明,第三层氮掺杂CNT吸附不同数目水分子体系的场发射性能最佳. 关键词: 氮掺杂 水吸附 密度泛函理论 电子场发射  相似文献   

19.
采用酞菁铁高温裂解法在镀有镍金缓冲层的硅基底上生长了碳纳米管薄膜(Ni/Au-CNT),并采用二极结构在相同的主Marx电压下研究了其强流脉冲发射稳定性.结果表明:在脉冲电压峰值为1.60~1.74 MV(对应的脉冲电场峰值为11.43~12.43 V/μm)时,Ni/Au-CNT薄膜首次发射的电流峰值可达331.2A;Ni/Au层不仅能提高CNT薄膜的强流脉冲发射电流峰值,还能提高其发射稳定性;当冷阴极重复脉冲发射7次时,Ni/Au-CNT的脉冲电流峰值衰减到初值的72%,而Ni-CNT和Si-CNT脉冲电流峰值分别衰减到初值的62%和32%.  相似文献   

20.
A novel post-treatment method, including hard hairbrush and electrical treatment, is performed intentionally to improve the field emission capability and stability of screen-printed carbon nanotubes (CNTs). Compared with untreated films, the field emission properties of the treated ones are greatly enhanced. Scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectrum studies reveal that field emission properties are enhanced by two factors. Firstly, the improved field emission properties of CNT films can be attributed to the more active CNT surface by removing the organic material cover on the CNTs. Secondly, the gener- ation of a high density of structural defects and the lower resistance contact to the topside CNT emitters after treatment are all helpful to improving the field emission properties of the treated CNTs.  相似文献   

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