осування в електроніці як холодних емітерів.
Малюнок 4.3 - Вольт-амперна характеристика плівки автоелектронної емісії нанотрубок, орієнтованих перпендикулярно площині підкладки. Площа еміттірующей ділянки становить близько 1 мм 2
Вимірювання функції розподілу еміттіруемих електронів по енергіях показали, що при низьких токах емісії вона складається з окремих піків шириною близько 0,12 еВ, які приписуються емісії з окремих нанотрубок. При підвищенні струму емісії ці піки перекриваються, причому відстань між ними залишається на рівні 0,1 - 0,2 еВ. Такий результат вказує на відмінності в положеннях дискретних електронних рівнів індивідуальних нанотрубок щодо рівня Фермі.
Нанотрубки можуть проявляти себе як джерело не тільки автоелектронної емісії, а й інтенсивної термоелектронної емісії при відносно низьких температурах. Плівки нанотрубок отримують двома способами, один з яких полягає в випаровуванні графіту у вакуумі під дією електронного пучка з подальшим осадженням атомів вуглецю на підкладці, а інший заснований на використанні плазмового осадження при виборі відповідного режиму. При цьому окремо досліджувалися одношарові нанотрубки діаметром 0,8-1,1 нм, скручені в джгути діаметром 10-30 нм і нанесення на кварцову підкладку, і багатошарові нанотрубки діаметром 10-30 нм, нанесені на кремнієву підкладку. Товщина плівок становила 0,2-0,4 мкм. В експериментах по дослідженню емісійних властивостей нанотрубок в якості анода використовувався молібденовий стрижень діаметром 0,6 мм, віддалений від поверхні плівки на відстані 15 мкм. Автоелектронна емісія одношарових нанотрубок спостерігалася при напруженості поля 16 В мкм - 1; при цьому щільність струму емісії становила 0,03 А см ~ 2. Вольт-амперна характеристика процесу добре описується відомим виразом Фаулера-Нордгейма, що підтверджує автоелектронну природу емісії. Максимально досяжне значення щільності струму автоелектронної емісії зіставно з кращими результатами, отриманими для алмазоподібних плівок, і становить 3 А см 2. Автоелектронна емісія багатошарових нанотрубок можлива при більш високих значеннях напруженості поля, однак при цьому досягаються приблизно такі ж значення щільності струму, як і у випадку одношарових нанотрубок. Обробка вольт-амперних характеристик автоелектронної емісії дозволяє оцінити роботу виходу електрона з поверхні плівок. Ця величина виявилася рівною 1 еВ, що дозволяє віднести нанотрубки до кращих матеріалів, використовуваним як холодного катода. В експериментах по дослідженню термоелектронної емісії нагрівання поверхні плівок здійснювався за допомогою лампи інфрачервоного діапазону. Внесок термоелектронної емісії стає помітним при температурі поверхні плівки 473 К і переважає при 723 К.
4.4 Теплопровідність нанотрубок
Теплопровідність УНТ визначається фононами, так що роль електронів провідності несуттєва. У випадку, якщо характерна довжина пробігу фонона щодо розсіювання на фононах і структурних дефектах нанотрубки перевищує її довжину, має місце балістичний перенесення тепла, при якому фонони переносять енергію без розсіювання. Найбільш простий опис балістичної фононної теплопровідності відповідає високотемпературному межі, що реалізується за умови ( характерна частота фонона, Т- температура). У цьому випадку теплопровідність кожного каналу визначається згідно квантовим розрахунками так:
Теплопровідність вуглецевих нанотрубок визначається як добуток квантової теплопровідності на повне число фононних каналів в даній нанотрубці. Останнє являє собою утроенное число атомів в одиничної осередку 2N, де N виражається наступною формулою через індекси хіральні?? ти нанотрубки (m, n):
Де - найбільший спільний дільник для чисел і. У разі одношарової нанотрубки зі структурою типу armchair та індексами хіральності (n, n), то і. Так, наприклад, одношарова УНТ з індексами хіральності (10,10), що має діаметр 1,4 нм, містить фононних каналів, а нанотрубка (200, 200) діаметром 27,5 нм містить фононних каналів. Звідси випливає, що балістичний коефіцієнт теплопровідності нанотрубок (10,10) і (200,200) становить 120 і 2400 відповідно. Облік розсіювання фононів на структурних дефектах і домішкових центрах проводиться за допомогою моделі квазібаллістіческого механізму вуглецевих нанотрубок за допомогою введення поправочного коефіцієнта:
де - довжина пробігу фонона щодо пружного розсіяння і L- довжина нанотрубки. Відповідно до цього підходу, у разі переважання квазібаллістіческого механізму перенесення тепла коефіцієнт теплопровідності нанотрубки виражається наступним співвідношенням:
