Материал: Углерод

Рисунок 5.4 - Схема переноса электронов с участием одного дискретного уровня в полевом транзисторе на металлической нанотрубке (а) и зависимость проводимости в цепи от потенциала затвора (б)

Проводимость металлической нанотрубки в таких условиях обусловлена тем, что электроны перескакивают (туннелируют) с верхнего заполненного уровня катода на проводящий дискретный уровень нанотрубки, а затем с нанотрубки на нижний незаполненный уровень анода. В пределах нанотрубки туннелирование электрона происходит очень легко (практически без рассеяния и без потерь энергии) за счет p-электронных состояний, делокализованных на всю длину нанотрубки. Высокая металлическая проводимость в электрической цепи возможна в случае, если так же легко осуществляется перенос электронов между нанотрубкой и электродами. В эксперименте это достигается возможно более точной подгонкой уровней Ферми электродов к энергии проводящего уровня нанотрубки. Включение внешнего электрического поля при подаче электрического потенциала на третий электрод смещает электронный уровень нанотрубки, и ее сопротивление возрастает.

5.3 Дисплей

Дисплей - это первое, что мы видим, когда подходим к компьютеру /6/. Оказалось, что углеродные нанотрубки могут быть полезны также и для создания дисплеев нового поколения.

Рисунок 5.5 - Схема дисплея, в котором используется автоэлектронная эмиссия из нанотрубок

Рассмотрим углеродную нанотрубку, закрепленную на катоде и ориентированную в направлении анода (рис. 5.5). Если на электроды подать напряжение соответствующей полярности, нанотрубка заряжается отрицательно, линии электрического поля вблизи заряженной нанотрубки искривляются и в окрестности острия нанотрубки напряженность поля становится огромной, причем тем больше, чем тоньше нанотрубка. Такое локальное поле может вырывать электроны из нанотрубки. Под действием внешнего поля летящие электроны формируются в пучок. Этот эффект, называемый автоэлектронной эмиссией, кроме дисплеев, используется для создания выпрямителей.

В обоих случаях берут два плоских электрода, один из которых покрывают слоем из углеродных нанотрубок, ориентированных перпендикулярно ко второму. Если на электроды подается такое напряжение, что нанотрубка заряжается отрицательно, из нанотрубки на второй электрод излучается пучок электронов: ток в системе идет. При другой полярности нанотрубка заряжается положительно, электронная эмиссия из нее невозможна и ток в системе не идет.

Чтобы с помощью автоэлектронной эмиссии получить изображение, на аноде закрепляют люминофор. Электронный удар возбуждает молекулы люминофора, которые затем переходят в основное состояние, излучая фотоны. Например, при использовании в качестве люминофора сульфида цинка с добавками меди и алюминия наблюдается зеленое свечение, а при добавлении серебра - синее. Красный цвет получают с помощью легированного европием оксида иттрия.

Заключение

В ходе данной курсовой работы были рассмотрены физические свойства углеродных нанотрубок. В частности были изучены механические свойства: рассмотрены основные виды деформации и их коэффициенты, модуль Юнга составляет порядка ТПа, также нанотрубки характеризуются как очень хорошие проводники тепла, что позволяет их применять как проводники тепла. Еще нанотрубки, могут быть, использованы как материал для полупроводников с нанометровыми размерами. Что дают очень большую область применения. Но для использования в широких масштабах мешает, то что, до сих пор, не удалось придумать методы для управления хиральности нанотрубок.

Список использованной литературы

1.      Елецкий А.В. Успехи Физических Наук том 167 № 9 (1997).

.        Елецкий А.В. Успехи Физических Наук том 172 № 4 (2002).

.        Елецкий А.В. Успехи Физических Наук том 174 № 11 (2004).

.        Елецкий А.В. Успехи Физических Наук том 177 № 3 (2007).

.        Елецкий А.В. Успехи Физических Наук том 179 № 3 (2009).

.        Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии. М.: Техносфера 2009.

.        Беленков Е.А, Ивановская В.В., Ивановский А.Л. Наноалмазы и родственные углеродные наноматериалы. Екатеринбург: УрО РАН 2008.