碳纳米管场发射性质的第一原理研究

碳纳米管具有比表面积高、尖端曲率半径小、化学稳定性高、场发射时阈值电压低、电流密度大以及可控时间长等特性,使其成为电子发射的理想材料。然而对于碳纳米管的商业化应用,发射点的密度和均匀性仍是一个主要的问题,因此寻找能够提高和改善碳纳米管场发射性能的方法是十分重要和必要的。在本论文中,我们利用商用软件Materials Studio中的第一原理密度泛函理论软件包DMol3进行原子尺度的计算机模拟,针对目前可能改善碳纳米管场发射性能的方法,如吸附和掺杂,探讨水分子吸附、氮原子掺杂和硼原子掺杂对碳纳米管场发射性能的影响。结果表明,通过水分子吸附和氮原子掺杂可以有效地改善和提高碳纳米管的场发射性质,而掺杂硼原子却在某种程度上抑制碳纳米管的场发射性质。本论文对碳纳米管场发射性质的研究做了很好的基础性研究,对合成和制备碳纳米管场发射材料有重要的理论指导意义。