碳纳米管场致发射中反常规性质的研究

摘要

对利用紧束缚近似方法得到的石墨的能带结构施加边界条件，获得碳纳米管的能带结构，结合量子隧穿理论，建立了碳纳米管的场发射模型。通过数值模拟，发现在外加电压一定的情况下，金属性碳纳米管的场发射电流随其自身的半径增加而减少，而半导体性管在半径小于1.9nm时的场发射电流则随其自身半径的增加而增加，表现出不同于通常的场发射体的特性，这是一种量子尺寸效应。近一步的分析表明，产生这种效应的原因是由于随着半导体性管半径的增加，其禁带宽度逐渐减小使发射电流增加的影响要超过增强因子减小使发射电流下降的影响。