單根碳納米管場致發(fā)射電子能譜特性及相關(guān)物理機(jī)制研究.pdf

1、中山大學(xué)博士學(xué)位論文單根碳納米管場致發(fā)射電子能譜特性及相關(guān)物理機(jī)制研究學(xué)位申請人：吳萍導(dǎo)師姓名及職稱：許寧生教授專業(yè)名稱：凝聚態(tài)物理，答辯委員會(簽名)緲物叫澎1呷恰振物中山大學(xué)理工學(xué)院廣州二零零七年六月摘要2測量了單根單壁碳管的場致電子發(fā)射能量分布，得到了典型的金屬性和半導(dǎo)體性的碳管的電子能量分布。金屬性的碳管的能譜，保持了金屬場致電子發(fā)射的基本特點：能譜峰位固定、不隨外加電壓移動以及半高全寬隨著外加電壓提高而增大。但是金屬性碳管的能

2、譜同時也反映出碳管的獨特的態(tài)密度：在費米面附近的電子態(tài)很少、場發(fā)射能譜的峰位并不位于費米能級處，而且半高全寬隨著外電場提高并非線性增大。半導(dǎo)體性的碳管的能譜，表現(xiàn)出多峰、能譜隨著外加電壓增大向低能端線性移動的特點。仔細(xì)分析了能譜移動的量的大小，確認(rèn)了能譜的移動主要來源于電場的滲透。對比研究了有吸附存在時和清潔的碳管的場發(fā)射能譜的特點：吸附的能譜表現(xiàn)為單峰，且不隨外加電場而移動；清潔的能譜表現(xiàn)出多峰的特點，能譜隨著外加電場增加向著低能方向

3、線性移動。建立了模型解釋了實驗結(jié)果，該模型考慮了碳管的分立的態(tài)密度以及吸附引入的吸附態(tài)，確認(rèn)了一般真空度下吸附態(tài)的能量位置。3研究了溫度和電場對碳管的場發(fā)射能量分布的影響規(guī)律：在一定的電場下，提高溫度，高能峰與低能峰的強(qiáng)度比增大：在一定的溫度下，電場增強(qiáng)，低能峰與高能峰的強(qiáng)度比增大。整個能譜隨著電壓增大向著低能方向線性移動。仔細(xì)研究了1000K的襯底溫度下單根碳管的場發(fā)射電子能量分布和電流～電壓特性。采用溫度，場增強(qiáng)因子和碳管的態(tài)密度為

4、擬合參數(shù)，對實測的電流一電壓關(guān)系進(jìn)行擬合，得到一套最佳擬合參數(shù)。計算發(fā)射電子在一定電場下的反轉(zhuǎn)溫度、結(jié)合擬合得到的電子平均溫度，計算發(fā)射電子的平均能量，首次用這種方法確定出場發(fā)射能譜中碳管表面的費米能的位置。通過這種方法，可以排除難以確定的電場滲透以及電阻上的壓降造成的能譜的移動，從而可以準(zhǔn)確了解發(fā)射電子的能量分布特點。4在室溫下測量單根單壁碳管的電流一電壓特性，采用經(jīng)典理論進(jìn)行擬合，得到發(fā)射碳管的場增強(qiáng)因子為239x104cmo和發(fā)射