Эмиссионные свойства УНТ. Работу выполнил: Бернардо-Сапрыкин В. Х.
Явление выхода электронов из вещества в вакуум называется электронной эмиссией. Хорошо известно явление термоэлектронной эмиссии, которое состоит в том, что при нагреве твердого тела до высоких температур, превышающих 10000 С, электроны в нем приобретают энергию, достаточную для преодоления работы выхода, и могут выйти в вакуум. На основе термоэлектронной эмиссии изготавливались катоды электронных ламп, которые в течение многих десятилетий определяли развитие электроники. Меньших энергетических затрат требует холодная эмиссия, при которой электрон выходит в вакуум за счет действия сильного электрического поля. Этот метод не был развит, так как требовал создания очень высоких электрических напряжений. Исследование электронных трубок позволило изменить ситуацию.
Для практического использования нанотрубок весьма перспективными оказались результаты изучения автоэмиссионных свойств материала, где нанотрубки были ориентированы перпендикулярно подложке. Ток эмиссии с площади 1 мм 2 при напряжении 6, 5 к. В соста вил 0, 5 А. м Оценку электрического поля можно получить, зная, что Е ~ U/r, где U — напряжение между катодом и анодом, В; r — радиус закругления верхней части нанотрубки. Считая, что r ~ 10 6 см при U= 500 В, получаем Е* = 5108 В/см. Этой напряженности электрического поля оказалось достаточно для вытягивания электронов при работе выхода A = 5 э. В. Таким образом, автоэмиссия в данном случае обеспечивалась за счет конфигурации поверхности, из которой извлекаются электроны. Эта поверхность представляет собой щетку заостренных тонких иголок, на вершинах которых реализуется достаточно высокая напряженность электрического поля. Высокие значения эмиссии могут быть получены, если работа вы хода электронов будет достаточно низкой. Для определения работы выхода электронов исследовались нанотрубки диаметром 0, 8— 1, 1 нм, скрученные в жгуты диаметром 10— 30 нм, нанесенные на кремние вую подложку. В качестве анода использовался молибденовый стер жень диаметром 0, 6 мм, отстоящий от поверхности пленки на расстоянии 15 мкм. Автоэлектронная эмиссия однослойных нанотрубок наблюдалась при напряженности электрического поля Е* = 16 104 В/см. Плотность тока эмиссии J = 0, 03 А/см 2. Оценки, сделанные с помощью формулы Фаулера—Нордгейма, показали, что работа выхода электронов из нанотрубок равна 1 э. В.
Таким образом, эффективность полевой эмиссии электронов из нанотрубок обусловлена их малым диаметром и высокими электрическими полями на концах нанотрубок.
С технологической точки зрения УНТ хороши тем, что имеют стабильные параметры и высокие плотности тока эмиссии. В дисплеях реализованы плотности эмиссионного тока более 500 м. А/см 2. Рекордсменами эмиссионных свойств являются одностенные трубки. Это связано с тем, что диаметр их существенно меньше многостенных, а напряженность поля растет обратно пропорционально радиусу острия. Эмиссия используется для создания источников света (рис. 2), экранов дисплеев (рис. 3). Рассмотренные нами примеры применения электронных нанотрубок далеко не исчерпывают их потенциала. Интенсивно исследуется создание на основе УНТ суперконденсаторов, литиевых батарей и других приборов.
Спасибо за внимание!
Скачать презентацию Эмиссионные свойства УНТ Работу выполнил Бернардо-Сапрыкин В Х
Эмиссионные свойства УНТ.pptx