碳纳米管场增强因子及场发射特性研究

摘要

碳纳米管由于其纳米级的尺寸,较大的长径比,极高的电导率,卓越的机械强度和化学稳定性,在场致电子发射领域具有潜在的应用价值.本文将碳纳米管设定为圆柱加半球型顶端的理想导体模型,利用有限元软件(Comsol Multiphysics 4.2a)研究了碳纳米管场增强因子与极板间距、碳纳米管长径比的关系.然后,对碳纳米管单管场发射能力进行了讨论.结论表明:当极板间距与碳管高度可比拟时,场增强因子随极板间距的减小会有剧烈的变化,随着极板间距增大,场增强因子趋于稳定,文中给出了当极板间距为碳管高度两倍时,忽略极板间距对场增强因子的影响的判据;碳纳米管长径比是影响场增强因子的另一个重要参数,在排除极板间距对场增强因子影响的条件下,两者具有近似线性的关系;碳纳米管半球形顶端的表面电场分布并不均匀,场增强因子是角度θ的函数.