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碳纳米管端口的场蒸发
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:0
  • 页码:4596-4601
  • 语言:中文
  • 分类:TB383[一般工业技术—材料科学与工程] TN16[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]北京大学信息科学技术学院电子学系,纳米器件物理与化学教育部重点实验室,北京100871
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:60771004),国家重点基础研究发展规划(批准号:2006CB932402)和国家高技术研究发展计划(批准号:2006AA052107)资助的课题.
  • 相关项目:新型碳锥-纳米管针尖的制备与场发射特性研究
中文摘要:

将单根多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube,MWCNT)组装在W针尖上并送入超高真空场发射/场离子显微镜(Ultrahigh Vacuum Field-emission/Field-Ion microscope,UHV-FEM/FIM)进行场蒸发及场发射研究.结果表明,场蒸发可以降低MWCNT的逸出功,从而增强其场发射能力.估算MWCNT的蒸发场低于1.3×10^8V·cm^-1,且在此场强下的平均蒸发速率为9.4nm·min^-1.定性讨论了MWCNT的蒸发场大大低于C的理论值的原因.首先,通过场解吸获得的清洁端口上有较多悬挂键,平均每个C原子的配位数较小,所以升华热较低.其次,可能存在于MWCNT中的H原子会在强场下碰撞端口的C原子,使其更易蒸发.以上结果显示了利用场蒸发剪短碳纳米管从而改善其场发射特性的可行性.

英文摘要:

A single multi-walled carbon nanotube (MWCNT) was assembled onto a W tip and transferred to an ultrahigh vacuum field- emission/field-ion microscope (UHV-FEM/FIM)for the study of field evaporation and field emission. The results showed that the field evaporation lowered the work function of the MWCNT and thus enhanced its field emission. The evaporation field of the MWCNT was estimated to be lower than 1.3 × 10^8 V·cm^-1 and the evaporation rate under this field was measured to be 9.4 nm·min^- 1 . The physical origin of the fact that the evaporation field of the MWCNT was much lower than the theoretical value for carbon is also qualitatively explained. Firstly, the clean end of the MWCNT, which resulted from field desorption, contained a large number of dangling bonds and the C atoms on it had small coordination number, thus the heat of sublimation of these C atoms was low. Secondly, H atoms that possibly existed in the MWCNT could collide with the C atoms under strong electric field and make the latter evaporate easier. These results indicated an effective approach to obtaining better field emission performance of a carbon nanotube by cutting it short using field evaporation.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876