接触电阻对碳纳米管场发射的影响

吕文辉; 张帅

doi:10.7498/aps.61.018801

摘要

基于改进的悬浮球模型,计算了碳纳米管和衬底间的接触电阻存在时碳纳米管顶端的局域电场, 并结合Fowler-Nordheim (F-N)场发射规律研究了接触电阻对碳纳米管场发射的影响.研究表明,接触电阻的存在,在高电场区域接触电阻抑制了碳纳米管的电子场发射,导致在高电场区域出现电流饱和及FN直线偏折现象.其原因可归结为接触电阻使得在碳纳米管顶端的局域电场相对于没有接触电阻时相对地减少.

关键词:

After accounting for a contact resistance between carbon nanotube (CNT) and substrate, the local electric filed of top of CNT were calculated by combining an improved floated sphere model and the Fowler-Nordheim theory for understand the effect of the contact resistance on field emission from CNT. It is found that the field emission current is limited and current saturation and nonlinear characteristics of the Fowler-Nordheim plots are produced by the contact resistance in region of high electric field. The origin can be attributed to the local electric filed of top of CNT remarkably debases as compared to without the contact resistance.

Keywords:

作者及机构信息

吕文辉¹,
张帅²

1.
湛江师范学院物理系, 湛江 524048;

2.
湛江师范学院科技处, 湛江 524048

基金项目: 广东高校优秀青年创新人才培育项目(批准号:LYM08075)和浙江大学硅材料国家重点实验室开放课题(批准号:SKL2010-5)资助的课题.

Authors and contacts

Lu Wen-Hui¹,
Zhang Shuai²

1.
Department of Physics, Zhanjiang Normal College, Zhanjiang 524048, China;

2.
Science and technology office, Zhanjiang Normal College, Zhanjiang 524048, China

Funds: Project supported by the Foundation for Distinguished Young Talents in Higher Education of Guangdong, China (No:LYM08075), and the Open Project of State Key Laboratory of Silicon Materials, Zhejiang University, China (No.SKL2010-5).

参考文献

[1]	Bethune D, Kiang C-H, de Vries M, Gorman G, Savoy R, Vazquez J, Beyers R 1993 Nature 363 605
[2]	de Heer W A, Chatelain A, Ugarte D 1995 Science 270 1179
[3]	Zhong D Y, Zhang G Y, Liu S, Sakurai T, Wang E G 2002 Appl. Phys. Lett. 80 506
[4]	Choi W B, Chung D S, Kang J H 1999 Appl. Phys. Lett. 75 312
[5]	Zhang J, Yang G, Cheng Y, Gao B, Qiu Q, Cheng Y, Gao B, Qiu Q, Lu J P , Zhou O 2003 Appl. Phys. Lett. 86 184104
[6]	Park J H, Son G H, Moon J S, Han J H, Berdinsky A S, Kuvshinov D G, Yoo J B, Park C Y, Nam J W, Park J, Lee C G, Choe D H 2005 J. Vac. Sci. Technol. B 23 749
[7]	Fowler R H, Nordheim D L 1928 Proc. Roy. Soc. London, Ser. A 119 173
[8]	Zhang J H, Wang X, Yang W W, Yu W D, Feng T, Li Q, Liu X H 2006 Carbon 44 418
[9]	Chen L F, Song H, Zhao H F, Liu X, Guo W G, Li D B, Jiang H, Cao L Z, Li Z M 2009 J. Appl. Phys. 106 033703
[10]	Yamashita T, Hasegawa S, Nishida S, Ishimaru M, Hirotsu Y, Asahi H 2005 Appl. Phys. Lett. 44 082109
[11]	Wang X Q,Wang M, He P M, Xu Y B, Li Z H 2004 J. Appl. Phys. 96 6752
[12]	Wang X Q, Wang M, Li Z H, Yang B, Wang F F, He P M, Xu Y B 2005 Acta Phys. Sin. 54 1347 (in Chinese) [王新庆,王淼,李振华,杨兵,王凤飞,何丕模,徐亚伯 2005 54 1347]
[13]	Wang M, Shang X F, Li Z H, Wang X Q, Xu Y B 2006 Acta Phys. Sin. 55 797 (in Chinese) [王淼,尚学府,李振华,王新庆,徐亚伯 2005 54 797]
[14]	She J C , Xu N S, Deng S Z, Chen J, Bishop H, Huq S E, Wang L, Zhong D Y, Wang E G 2003 Appl. Phys. Lett. 83 2671
[15]	Xu X P, Brandes G R 1999 Appl. Phys. Lett. 74 2549
[16]	Dean K A, Chalamala B R 2000 Appl. Phys. Lett. 76 375

施引文献

[1]	Bethune D, Kiang C-H, de Vries M, Gorman G, Savoy R, Vazquez J, Beyers R 1993 Nature 363 605
[2]	de Heer W A, Chatelain A, Ugarte D 1995 Science 270 1179
[3]	Zhong D Y, Zhang G Y, Liu S, Sakurai T, Wang E G 2002 Appl. Phys. Lett. 80 506
[4]	Choi W B, Chung D S, Kang J H 1999 Appl. Phys. Lett. 75 312
[5]	Zhang J, Yang G, Cheng Y, Gao B, Qiu Q, Cheng Y, Gao B, Qiu Q, Lu J P , Zhou O 2003 Appl. Phys. Lett. 86 184104
[6]	Park J H, Son G H, Moon J S, Han J H, Berdinsky A S, Kuvshinov D G, Yoo J B, Park C Y, Nam J W, Park J, Lee C G, Choe D H 2005 J. Vac. Sci. Technol. B 23 749
[7]	Fowler R H, Nordheim D L 1928 Proc. Roy. Soc. London, Ser. A 119 173
[8]	Zhang J H, Wang X, Yang W W, Yu W D, Feng T, Li Q, Liu X H 2006 Carbon 44 418
[9]	Chen L F, Song H, Zhao H F, Liu X, Guo W G, Li D B, Jiang H, Cao L Z, Li Z M 2009 J. Appl. Phys. 106 033703
[10]	Yamashita T, Hasegawa S, Nishida S, Ishimaru M, Hirotsu Y, Asahi H 2005 Appl. Phys. Lett. 44 082109
[11]	Wang X Q,Wang M, He P M, Xu Y B, Li Z H 2004 J. Appl. Phys. 96 6752
[12]	Wang X Q, Wang M, Li Z H, Yang B, Wang F F, He P M, Xu Y B 2005 Acta Phys. Sin. 54 1347 (in Chinese) [王新庆,王淼,李振华,杨兵,王凤飞,何丕模,徐亚伯 2005 54 1347]
[13]	Wang M, Shang X F, Li Z H, Wang X Q, Xu Y B 2006 Acta Phys. Sin. 55 797 (in Chinese) [王淼,尚学府,李振华,王新庆,徐亚伯 2005 54 797]
[14]	She J C , Xu N S, Deng S Z, Chen J, Bishop H, Huq S E, Wang L, Zhong D Y, Wang E G 2003 Appl. Phys. Lett. 83 2671
[15]	Xu X P, Brandes G R 1999 Appl. Phys. Lett. 74 2549
[16]	Dean K A, Chalamala B R 2000 Appl. Phys. Lett. 76 375

[1]	马玉龙, 向伟, 金大志, 陈磊, 姚泽恩, 王琦龙. 碳纳米管薄膜场蒸发效应. , 2016, 65(9): 097901. doi: 10.7498/aps.65.097901
[2]	王益军, 严诚. 不同电场下碳纳米管场致发射电流密度研究. , 2015, 64(19): 197304. doi: 10.7498/aps.64.197304
[3]	叶芸, 陈填源, 郭太良, 蒋亚东. 磁场辅助热处理金属化碳纳米管场发射性能. , 2014, 63(8): 086802. doi: 10.7498/aps.63.086802
[4]	雷达, 孟根其其格, 张荷亮, 智颖飙. 一种平行栅碳纳米管阵列阴极的场发射特性研究. , 2013, 62(24): 248502. doi: 10.7498/aps.62.248502
[5]	胡小颖, 王淑敏, 裴艳慧, 田宏伟, 朱品文. 碳纳米片-碳纳米管复合材料的一步合成及其场发射性质研究. , 2013, 62(3): 038101. doi: 10.7498/aps.62.038101
[6]	杨延宁, 张志勇, 张富春, 张威虎, 闫军锋, 翟春雪. 纳米金刚石的变温场发射. , 2010, 59(4): 2666-2671. doi: 10.7498/aps.59.2666
[7]	郑新亮, 李广山, 钟寿仙, 田进寿, 李振红, 任兆玉. 激光烧蚀对碳纳米管薄膜场发射性能的影响. , 2008, 57(12): 7912-7918. doi: 10.7498/aps.57.7912
[8]	王新庆, 李良, 褚宁杰, 金红晓, 葛洪良. 纳米碳管阵列场发射电流密度的理论数值优化. , 2008, 57(11): 7173-7177. doi: 10.7498/aps.57.7173
[9]	孙海军, 梁世东. Peierls相变与磁场中碳纳米管的场发射. , 2008, 57(3): 1930-1934. doi: 10.7498/aps.57.1930
[10]	柏鑫, 王鸣生, 刘洋, 张耿民, 张兆祥, 赵兴钰, 郭等柱, 薛增泉. 碳纳米管端口的场蒸发. , 2008, 57(7): 4596-4601. doi: 10.7498/aps.57.4596
[11]	秦玉香, 胡明. 钛碳化物改性碳纳米管的场发射性能. , 2008, 57(6): 3698-3702. doi: 10.7498/aps.57.3698
[12]	张暐, 奚中和, 薛增泉. 石墨基底上垂直生长碳纳米管为芯的碳锥结构. , 2007, 56(12): 7165-7169. doi: 10.7498/aps.56.7165
[13]	郭大勃, 元光, 宋翠华, 顾长志, 王强. 碳纳米管的变温场发射. , 2007, 56(10): 6114-6117. doi: 10.7498/aps.56.6114
[14]	李萍剑, 张文静, 张琦锋, 吴锦雷. 接触电极的功函数对基于碳纳米管构建的场效应管的影响. , 2006, 55(10): 5460-5465. doi: 10.7498/aps.55.5460
[15]	王新庆, 王淼, 李振华, 杨兵, 王凤飞, 何丕模, 徐亚伯. 单根纳米导线场发射增强因子的计算. , 2005, 54(3): 1347-1351. doi: 10.7498/aps.54.1347
[16]	李强, 梁二军. 碳、碳氮和硼碳氮纳米管场发射性能的比较研究. , 2005, 54(12): 5931-5936. doi: 10.7498/aps.54.5931
[17]	李海钧, 顾长志, 窦艳, 李俊杰. 单根准直碳纳米纤维的场发射特性. , 2004, 53(7): 2258-2262. doi: 10.7498/aps.53.2258
[18]	宋教花, 张耿民, 张兆祥, 孙明岩, 薛增泉. 多壁碳纳米管阵列场发射研究. , 2004, 53(12): 4392-4397. doi: 10.7498/aps.53.4392
[19]	张兆祥, 张耿民, 侯士敏, 张浩, 顾镇南, 刘惟敏, 赵兴钰, 薛增泉. 利用场发射显微镜研究O2对单壁碳纳米管场发射的影响. , 2003, 52(5): 1282-1286. doi: 10.7498/aps.52.1282
[20]	孙建平, 张兆祥, 侯士敏, 赵兴钰, 施祖进, 顾镇南, 刘惟敏, 薛增泉. 用场发射显微镜研究单壁碳纳米管场发射. , 2001, 50(9): 1805-1809. doi: 10.7498/aps.50.1805

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