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碳纳米管场致电子发射新机制

New mechanism for field emission from carbon nanotubes

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【作者】 李志兵许宁生邓少芝郑晓陈冠华

【Author】 LI Zhi-Bing XU Ning-Sheng  DENG Shao-Zhi (Department of Physics, Zhongshan University, Guangzhou 510275, China) ZHENG Xiao CHEN Guan-Hua (Department of Chemistry, The University of Hong Kong, Hong Kong, China)

【机构】 中山大学物理科学与工程技术学院香港大学化学系香港大学化学系 广州510275广州510275香港香港

【摘要】 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

【Abstract】 A quantum mechanical simulation is carried out to investigate the field emission mechanism of a 1μm long (5,5) single-walled carbon nanotube under realistic experimental conditions. Our simulation reveals that the mechanism of field emission is the combination of two effects: (1) shielding of the electric field along the tube away from the tube tip, which leads to the well-known field enhancement but only 1/4 of that expected from classical theory; (2) field penetration at the tip resulting in the lowering of the work function or potential barrier, which is recognized as another significant factor contributing to the strong electron emission. The combination of (1) and (2) gives an emission current that agrees with recent experiments.

【关键词】 碳纳米管场致发射
【Key words】 carbon nanotubefield emission
【基金】 国家自然科学基金 (优秀创新群体基金 ;批准号 :90 10 3 0 2 8);中国教育部、高教局和广东省科技局、香港科技局 (RGC)资助项目
  • 【文献出处】 物理 ,Physics , 编辑部邮箱 ,2004年10期
  • 【分类号】TB383
  • 【被引频次】3
  • 【下载频次】267
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