水平配向したカーボンナノチューブからの電界電子放出

摘要

To estimate the field emission current associated with an array of carbon nanotubes (CNTs) parallel to a planar cathode surface, the model of the floating lines between anode and cathode plates was proposed. An approximate formula for the enhancement factor was derived, showing that the intertube distance of a CNT array critically affects the field emission. The field enhancement factor was almost one order of magnitude less than that of vertically aligned CNTs. Considering the field-emission current density, the field emission can be optimized when the intertube distance is comparable with the tube height. For same intertube distance, the macroscopic field strength of horizontal CNT array is almost one order of magnitude higher than that of vertical CNT array to obtain the emission current density of 1 mA/cm~2.%陰極表面に対して水平に配置されたカーボンナノチューブ（CNT）からの電界電子放出特性を検討するために無限長直線電荷と同時に配置された電気双極子モーメントを用いたモデルによる解析を行った。垂直配向した場合に比べると水平配向では電界増幅係数が1桁程度低くなる。CNTの間隔は電界増幅係数に大きく影響し，CNTの長さと同程度の間隔において最適値が存在する。同程度のCNT間隔で比較すると，1mA／cm~2の電流密度を得るには，水平配向では垂直配向のおよそ1桁高い電界を要する。