用FEM／FIM研究单壁碳纳米管束

利用范氏力将单壁碳纳米管样品组装到钨针尖上，用FEM/FIM对同一碳纳米管样品用热处理方法和场脱附方法进行了研究。场离子显微镜是具有原子级分辨能力的尖端表面分析工具，由场离子像推测这次组装的样品是由三根单壁碳纳米管突起组成的碳纳米管束。清洁碳纳米管束样品的场发射像和场离子像有极好的对应关系。场脱附后的碳纳米管束的场发射特性较好地符合Fowler-Nordheim场发射模型。通过比较碳纳米管束吸附态和热处理后以及场脱附后的Fowler-Nordheim曲线的斜率变化，得出碳纳米管束样品逸出功的变化，再结合场发射像的变化推断出场脱附与热处理结合是一种较理想的获得清洁碳纳米管表面的方法。     

热处理对单壁碳纳米管场发射的影响

将单壁碳纳米管组装于W针尖 ,对它进行热处理 ,得到单壁碳纳米管在不同温度去气时的残气质谱图和热处理后的场发射特性曲线。通过对不同温度去气后的I U特性曲线的Fowler Nordheim直线斜率的变化 ,结合残气质谱图的分析 ,研究热处理对单壁碳纳米管场发射特性的影响 ,并对其机理进行了初步讨论     

场离子显微镜观测单壁碳纳米管

场离子显微镜是具有原子级分辨能力的尖端表面分析工具.它适用于纳米尺度的单壁碳纳米管(SWCNTs)末端表面原子排列的观测.利用范氏力将SWCNTs组装到钨针尖上,用场离子显微镜观察了这种针尖样品.在观察过程中对针尖样品进行了加热处理,既除掉非晶的C原子,也破坏了由于碳纳米管切割制造过程使用表面活化剂引起的高电阻层,得到了开口SWCNTs的场离子显微镜像,由此推断出SWCNTs束的顶端原子结构,估算出观察到的SWCNTs的直径,并且模拟了其中一个图像所代表的SWCNTs顶端开口的原子排列,推断出产生这个图像的SWCNTs是(7,7)型结构.     

热处理对单壁碳纳米管场发射的影响

将单壁碳纳米管组装于W针尖，对它进行热处理，得到单壁碳纳米管在不同温度去气时的残气质谱图和热处理后的场发射特性曲线。通过对不同温度去气后的I－U特性曲线的Fowler-Nordheim直线斜率的变化，结合残气质谱图的分析，研究热处理对单壁碳纳米管场发射特性的影响，并对其机理进行了初步讨论。     

场离子显微镜观测单壁碳纳米管

场离子显微镜是具有原子级分辨能力的尖端表面分析工具。它适用于纳米尺度的单壁碳纳米管（SWCNTs）末端表面原子排列的观测。利用范氏力将SWCNTs组装到钨针尖上,用场离子显微镜观察了这种针尖样品。在观察过程中对针尖样品进行了加热处理,既除掉非晶的C原子,也破坏了由于碳纳米管切割制造过程使用表面活化剂引起的高电阻层,得到了开口SWCNTs的场离子显微镜像,由此推断出SWCNTs束的顶端原子结构,估算出观察到的SWCNTs的直径,并且模拟了其中一个图像所代表的SWCNTs顶端开口的原子排列,推断出产生这个图像的SWCNTs是（7,7）型结构。     

利用场发射显微镜研究单壁碳纳米管的场发射特性

利用场发射显微镜研究了单壁碳纳米管(SWCNTs)的场发射特性.由于实验中所用的SWCNTs的长度基本一致,因此能同时观察到多根SWCNTs的场发射像.SWCNTs的场发射像随着热处理温度的升高而变化,直至热处理温度过高而塌缩.在一定的实验条件下,观察到了具有精细结构的单根碳纳米管顶端"帽子"的场发射像.电流-电压(I-U)曲线分析表明,SWCNTs的电流来源于场发射.     

利用场发射显微镜研究单壁碳纳米管的场发射特性

利用场发射显微镜研究了单壁碳纳米管（SWCNTs)的场发射特性。由于实验中所用的SWCNTs的长度基本一致，因此能同时观察到多根SWCNTs的场发射像。SWCNTs的场发射像随着热处理温度的升高而变化，直至热处理温度过高而塌缩。在一定的实验条件下，观察到了具有精细结构的单根碳纳米管顶端“帽子”的场发射像。电流－电压（I－U）曲线分析表明，SWCNTs的电流来源于场发射。     

蒸镀碳化铪(HfC)对单根碳纳米管场致发射性能的改善

采用双向电泳法,在原子力显微镜探针尖端组装了单根碳纳米管,在真空环境下对比测量了单根碳纳米管蒸镀低逸出功材料HfC前后场致发射电流曲线和电流噪声的特点。证明了HfC蒸镀在碳纳米管上能够显著降低发射体的逸出功,减少电流噪声,并且观察到单根碳纳米管蒸镀了HfC后7μA左右的稳定电流发射。通过分析电流噪声,认为碳纳米管场致发射噪声主要来自吸附气体的频繁吸附和脱附。在低电流下,空间电离的离子轰击发射体表面,对吸附状态的影响占主导地位。当单根碳纳米管的场致发射电流超过1μA量级以后,碳纳米管表面温度快速升高,温度对气体吸附的影响占主导地位,吸附的气体分子逐渐脱附后,电流噪声开始降低。     

碳纳米管与聚苯胺混合物的场发射

本文研究碳纳米管和聚苯胺混合物的场发射.用N-甲基吡咯烷酮溶解的聚苯胺和单壁碳纳米管混合溶液滴在硅片上,在垂直于样品平面的稳恒静电场的作用下,制成了不连续的薄膜.薄膜由尺寸在(2～5)μm的岛组成,分布比较均匀.测试其场发射特性,开启电场(10μA/cm2)为8.06 V/μm.经过计算,得到升压过程和降压过程的场增强因子β分别为8.3×102和1.1×103.用透明阳极技术观测其场发射中心分布,荧光屏上的像点比较均匀,没有观察到明显的屏蔽效应.     

电泳淀积图形化碳纳米管场发射阴极及其场发射特性研究

基于电泳和半导体工艺,制备了图形化的碳纳米管场发射阴极。用较高的电场激活碳纳米管薄膜,使得碳纳米管的场发射特性有了很大的改善,讨论了这一激活过程的物理机制。研究表明,这一激活过程可能的物理机制一方面是由于碳纳米管薄膜表面形貌发生了变化,增大了碳纳米管的场增强因子;另一方面是由于碳纳米管表面吸附的气体脱附,降低了碳纳米管的表面功函数。电场激活处理后,碳纳米管薄膜的开启电场为2.1 V/μm,应用电场为6 V/μm时,电流密度达到1.19mA/cm2。该图形化的碳纳米管场发射阴极可以应用到高分辨率场发射显示器。     

原子探针场离子显微镜

本文介绍了原子探针场离子显微镜的基本结构，成象原理，原子鉴别的基本思想和应用范围。原子探针场离子显微镜是至今为止最能精确地确定原子位置和原子种类的重要装置，是材料科学研究的有力工具之一。     

Field emission microscopy of graphene on iridium point emitter

The field electron emission from the surface of an iridium point emitter covered by a monolayer graphene film has been studied. An analysis of the field emission images showed that electron emission takes place at the boundaries between graphene islands with dimensions up to several dozen nanometers. Intercalation of alkali metal (cesium) atoms under the graphene film decreases the work function of the emitter but does not change the image. Field ion desorption images obtained in the fields where the surface diffusion of Cs atoms is impossible reveal the presence of a submonolayer concentration of cesium at the defects representing graphene island contacts.     

New spark-test device for material characterization

An automated spark test system based on combining field emission and spark measurements, exploiting a discharging capacitor is investigated. In particular, the remaining charge on the capacitor is analytically solved assuming the field emitted current to follow the Fowler Nordheim expression. The latter allows for field emission measurements from pA to A currents, and spark detection by complete discharge of the capacitor. The measurement theory and experiments on Cu and W are discussed.     

Field emission of carbon nanotubes grown on nickel substrate

Carbon nanotubes (CNTs) have been synthesized directly on the electrically conducting nickel substrate without additional catalyst. Field emission properties of the as-prepared sample were characterized using parallel plate diode configurations. It was observed that the field emission qualitatively follows the conventional Fowler–Nordheim (F–N) theory from the straight line of ln(I/V²) versus 1/V plot at the high applied field region. The uniformity and stability of the electron emission have also been examined. The low electron turn-on field (E_to) and high emission current density indicates the potential applications of this new CNT-based emitter.     

Field emission properties of carbon nanotubes with different morphologies

The field emission behavior of base-model well-aligned carbon nanotubes (Base-CNTs), curled carbon nanotubes (Curled-CNTs), and tip-model well-aligned CNTs (Tip-CNTs) was examined. The nanotubes were fabricated by means of direct current plasma-enhanced chemical vapor deposition using different ammonia (NH₃) pre-treatment plasma currents. The turn-on electric field values required to obtain a 10-nA current for Base-CNTs, Curled-CNTs, and Tip-CNTs were determined at 3.8, 4.3, and 4.9 V/μm, respectively. The field enhancement factor γ of Base-CNTs, calculated from a Fowler–Nordheim plot, was higher than that for the Curled-CNTs and Tip-CNTs. In the presence of a strong electric field, argon ion irradiation permanently straightened the as-grown Curled-CNTs films. The straightening process enhanced the emission properties of the as-grown Curled-CNTs films by decreasing the turn-on field and increasing the total emission current. Thus, morphology parameters of the MWNTs significantly affect the emission properties of CNTs.     

热处理对氧化锌纳米线场发射特性的影响

用场发射显微镜研究了在钨针尖上生长的氧化锌纳米线的场发射性能,得到了氧化锌纳米线的场发射像及场发射电流与电压关系,并讨论了氧化锌纳米线场发射像的形成原因和不同热处理条件对其场发射性能的影响,给出了氧化锌纳米线比较合适的热处理温度.     

Field ion microscopic observations of LaB6 on tungsten

The importance of field ion microscopy as a unique surface microscopic technique has been pointed out with particular reference to the lanthanum hexaboride (LaB₆)-deposited refractory metal cathodes. In the core, field ion microscopic observations of LaB₆ deposited tungsten are described. The observations are discussed in relation to the field electron emission microscopy of LaB₆/W system. The paper ends with a few comments on the scope of further study of this or a similar system using the field ion microscopy and the atom probe field ion microscope.