Стабильность Полевой Эмиссии Одиночной Углеродной Нанотрубки

Abstract

Экспериментально наблюдался разогрев одиночной многостенной углеродной нанотрубки при протекании через нее тока полевой эмиссии и появление термоэмиссионной составляющей. Нагрев нанотрубки при протекании тока происходит в результате выделения джоулевой теплоты на ее последовательном сопротивлении. Из решения уравнения теплопроводности была сделана оценка величины температуры перегрева эмитирующего конца. Установлены условия устойчивости полевой эмиссии и возникновения термополевой эмиссии. где t(y) = 1 + 0.1107y 1.33 , θ(y) = 1 − y 1.69 , y = e ϕ eE 4πε 0 , e -элементарный заряд (C), m --масса свободного электрона (kg), h -постоянная Планка (Js), ε 0 -электрическая постоянная (F/m), E -напряженность локального электрического поля вблизи эмитирующей поверхности (V/m), ϕ -работа выхода электрона (J), J -плотность тока ПЭ (A/m 2 ), t(y) и θ(y) -слабо изменяющиеся функции, которые при сопоставлении формулы (1) с экспериментальными данными могут быть приняты равными единице без увеличения погреш-ности в определении работы выхода. Если пренебречь слабой степенной зависимостью функций t(y) и θ(y), положив t(y) ≈ 1 и θ(y) ≈ 1, то после подстановки всех констант и перевода работы выхода в eV получается выражениеУже в первых работах, посвященных изучению явле-ния полевой эмиссии, было обнаружено, что конец нано-трубки разогревается в процессе протекания эмиссион-ного тока, а его температура пропорциональна квадрату плотности тока [19,21], что находится в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Разогрев конца нанотрубки ве-дет к появлению токов термоэлектронной эмиссии (ТЭ), которые могут быть большими при высоких плотностях тока и даже превосходить токи полевой эмиссии. Кроме 920

Катастрофическое Разрушение Углеродных Нанотрубок При Деградации Автоэлектронных Эмиттеров

“…Кроме того, для стабилизации эмиссии проводят искусственное старение холодных катодов при повышенных плотностях постоянного тока в течении определенного времени [16,17]. Постоянный ток, который протекает в теле УНТ при работе в качестве эмиттера, приводит к ее нагреву [18]. Несмотря на охлаждение конца эмитирующей нанотрубки за счет эффекта Нотингема, ее перегрев может быть значительным и достигать тысяч градусов.…”

Влияние Подложки Из Оксида Кремния На Электронные Свойства И Электропроводность Моно- И Бислойных Пленок Из Одностенных Углеродных Нанотрубок Типа Кресло: Квантово-Механическое Исследование

“…Исследованию одностенных и многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) посвящено множество работ в современной физике наноструктур, что объясняется их весьма выдающимися физическими свойствами. Особо стоит отметить термическую стабильность одностенных углеродных нанотрубок с теплопроводностью порядка 3 kW/(m • K) [1] и высокий показатель плотности тока автоэлектронной эмиссии, достигающие при комнатной температуре значения в 0.1 A/cm 2 [2][3][4][5]. Одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ) характеризуются различным типом электрической проводимости в зависимости от их хиральности, выступая проводниками и полупроводниками с шириной запрещенной зоны в диапазоне 0.01−0.7 eV [6].…”

Повышение Эффективности И Длительности Эмиссии Углеродных Нанотрубок После Обработки В Плазме Аммиака

“…Углеродные нанотрубки (УНТ) обладают рядом уникальных свойств, которые стимулируют их использование в наноэлектронике. Наиболее часто они применяются в качестве канала полевых транзисторов [1] и катодов холодных эмиттеров [2][3][4]. УНТ необходимо легировать в обоих случаях.…”

“…Снижение сопротивления углеродной нанотрубки уменьшает в ней выделение тепла и перегрев ее конца, испускающего электроны, который может быть значительным [4,16]. Такой перегрев приводит к возникновению явления термоэлектронной эмиссии и разрушению конца трубки, что ведет к деградации катода в целом.…”

“…После плазменной обработки снижение тока не происходило даже после 20 h работы эмиттера при той же величине тока, что и у образцов сразу после синтеза. Для того чтобы оценить уменьшение температуры нанотрубок, которые участвовали в эмиссии, были выполнены расчеты по методике, изложенной в работе [4]. В зависимости от протекающего тока температура эмитирующего конца УНТ-образцов без обработки и с обработкой в плазме аммиака существенно различается.…”