碳纳米管阵列栅极冷阴极场发射增强因子的计算

垂直于栅极冷阴极六角排列的碳纳米管(CNTs)阵列是最具有应用前景的CNTs场发射平面显示器结构。计算了该结构尖端及侧壁的电势和电场分布以及场增强因子。计算结果表明:CNTs尖端处电场强度很大,随着半径r的增加,电场强度急剧减小;CNTs长径比L/r越大,尖端电场越强;栅孔半径R越大,CNTs顶端电场强度越小。

碳纳米管栅极冷阴极结构场发射计算

目前通常有两种方法对CNT-FED场发射进行计算,即镜像悬浮球法和解拉普拉斯方程的方法,虽然解拉普拉斯方程的方法比较复杂,但可以计算出完整的CNTs结构空间各点电场情况。通过解拉普拉斯方程的方法研究了CNTs栅极冷阴极这种符合实际情况且有广泛应用前景的结构。计算结果表明,CNTs尖端处电场强度很大,随着半径r的增加,电场强度急剧减小;场增强因子随CNTs长径比的增加而增加,对于长径比一定的CNTs阵列,对应着一个最佳阵列密度;栅极电压对这种CNTs结构的电流密度有很强的控制作用;并且在极板间距变化的情况下得出了CNTs周围电流密度分布;随着栅极电压的增大,CNTs尖端电流密度随之增大,极板间距减小也可提高CNTs尖端电流密度。

有限元法分析栅极对CNTs场发射性能的影响

建立了栅极冷阴极结构和二极管结构的碳纳米管(CNTs)场发射阴极,利用有限元素法对发射体的场发射性能进行了模拟,进一步计算并分析了栅极、栅极电压以及栅孔半径等参数对碳纳米管尖端电场分布和场发射性能的影响.结果表明,栅极对碳管尖端的激发电场具有很强的增强作用;栅极电压越高,场增强因子越大;最佳场发射栅孔半径为碳纳米管半径的10倍;栅极使得碳纳米管的开启电压降低,发射电流密度增加.