室温离子溅射诱导可控锥角的碳圆锥/纳米纤维场发射性能

摘要

本文采用荷能Ar+束室温倾角溅射石墨诱导碳圆锥/碳纳米纤维的生长,当入射倾角从30°增大到60°,形成的碳圆锥密度从1×109-2×109/cm2增大到1×1010-2×1010/cm2,长径比从250 nm/150 nm增大到1200 nnl/400 nm,锥角从33°降低到20°。随着锥角的减小,开启电场从2.4降低到1.7 V/μm,而阅值电场先从5.5降低到4.5 V/μm后略有增大到4.6 V/μm,假定石墨的功函数为4.6 eV,碳圆锥/碳纳米纤维的场增强因子从2048增大到3871,场增强因子增大是碳圆锥的锥角变小导致的。由于碳圆锥的密度增加导致屏蔽效应为电子场致发射主要特征,这可能是阈值电场先增大后减小的原因。