Ny tilgang til højtydende feltemissionselektronkilder

Forbedring af elektronemissionen fra multiwall-carbon-nanorør (MWCNT) er nøglen til applikationer lige fra kolde katoder, der bruges i højopløsningselektronmikroskoper til bærbare røntgenbilledsystemer. I et papir for nylig offentliggjort i Nanoteknologi , et hold ledet af professor My Ali El Khakani, fra Energie Matériaux Télécommunications Research Center i INRS (INRS-EMT), har rapporteret en original tilgang til udvikling af nye grafenerede MWCNT'er med forbedrede feltelektronemissionsegenskaber (FEE).

Spidserne på disse MWCNT'er er lavet af udsatte grafenark. Ved passende at dekorere disse grafenplader med guld nanopartikler, INRS-EMT-teamet var i stand til at øge tætheden af ​​elektron-emitterende steder markant, og derved forbedre deres FEE-ydelse. Et transmissionselektronmikroskopi (TEM) billede af disse imponerende nanohybride FEE-strukturer blev valgt af tidsskriftsredaktøren til at blive vist på forsiden af Nanoteknologi tidsskrift.

MWCNT'erne er fremragende feltelektronemittere på grund af deres stabilitet og elektroniske ledning ved stuetemperatur, men der er stadig udfordringer med at maksimere deres emissionsstrøm ved det lavest mulige påførte elektriske felt. I denne sammenhæng, to-trins vækstproces udviklet af INRS-forskere blev påvist effektivt at forbedre FEE-ydelsen af ​​disse nye kolde elektron-emitterende katoder.

Holdet brugte en plasma-forstærket kemisk dampaflejring (PECVD) proces til at dyrke kulstof nanorørene, mens plasmavækstbetingelserne optimeres for at producere MWCNT'er med spidser lavet af udsatte grafenplader. I et andet trin, ved at udnytte deres ekspertise inden for laserablation, de dekorerede disse grafenerede MWCNT (g-MWCNT) strukturer med 2-3 nm-diameter guld nanopartikler (Au-NP). De nye nanohybride strukturer (g-MWCNT/Au-NP) har en væsentlig højere tæthed af elektron-emitterende steder, hvilket i høj grad øger feltelektronemissionen. "Den unikke elektroniske struktur af grafen sammen med dens særlige overfladetopografi gør det til et ideelt substrat til dekoration med guld-nanopartikler. Disse Au-NP bidrager positivt til FEE-processen gennem forbedringen af ​​det lokale elektronfelt, som igen maksimerer elektronemissionen fra disse g-MWCNT/Au-NP nanohybrider, " forklarer professor El Khakani.

Udviklingen af ​​disse nye nanohybrid-emittere åbner nye muligheder for deres anvendelse som kolde katoder i bærbare, lav spænding, meget strålende elektronkilder.