潜 力 王昱权 刘 亮 范守善

(清华大学物理系，清华—富士康纳米科技研究中心，北京 100084)

(2010年5月11日收到;2010年6月3日收到修改稿)

碳纳米管在大气压环境中的场致发射特性

潜 力†王昱权 刘 亮 范守善

(清华大学物理系，清华—富士康纳米科技研究中心，北京 100084)

(2010年5月11日收到;2010年6月3日收到修改稿)

研究了在大气压环境下，单根碳纳米管作为场致发射阴极，与阳极间距为100—200 nm时的场致发射特性.对比了碳纳米管在不同阴阳极间距和不同气体环境中的场致发射电流和噪声的特点.

碳纳米管，场致发射，大气压

PACS:88.30.rh，68.37.vj

1.引 言

微型真空电子管的研究从20世纪60年代开始，虽然制造出了 Spindt型微型真空三极管［1］，但是在微小体积内维持高真空环境却是一个极难解决的技术难题.气体吸附在阴极表面会影响阴极电子的逸出功，而场致发射电流随逸出功指数变化，所以气体分子的频繁吸附以及脱附效应会大大影响发射电流的稳定性［2—4］.另一方面，场致发射一般要求阴极表面电场强度达到107V/m，在电场加速下气体中电离的正离子轰击阴极表面，会造成阴极的损坏，降低器件寿命［5］.因此，一般场致发射阴极都要求真空度在10－8Torr(1 Torr=0.13322 kPa)以上.在微小的空间维持这么高的真空度非常困难，这使得微型真空管到目前为止仍然没有实用化.

2001年，德国的 Pescini等［6］制作了阴阳极间距在300 nm左右的场致发射器件，该器件工作在10－6Torr的动态真空系统中，并且测试了这个器件在 10－2Torr的 He，10－2Torr的 N2，以及大气压的空气中的I—V曲线.英国剑桥大……