Peierls相变与磁场中碳纳米管的场发射

孙海军; 梁世东

doi:10.7498/aps.57.1930

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Peierls相变与磁场中碳纳米管的场发射

孙海军 , 梁世东

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Peierls相变与磁场中碳纳米管的场发射

孙海军, 梁世东

物理学报, 2008, 57(3): 1930-1934.

doi: 10.7498/aps.57.1930

Peierls phase transition and field emission of carbon nanotubes in a magnetic field

Sun Hai-Jun, Liang Shi-Dong

Acta Phys. Sin., 2008, 57(3): 1930-1934.

doi: 10.7498/aps.57.1930

摘要
应用紧束缚模型和WKB方法研究碳纳米管的out-of-plane型Peierls相变，及其对碳纳米管的场发射的影响.结果发现Peierls相变会在室温出现，并使碳纳米管费米面附近出现能隙，导致碳纳米管发生金属—半导体转变，从而抑制碳纳米管的场发射.磁场也会抑制Peierls形变，Peierls相变和磁场相互竞争影响碳纳米管的能带结构，从而影响碳纳米管的场发射.

关键词:
场发射 /

碳纳米管 /

Peierls相变
Abstract
Using the tight-binding approach with the WKB method，we study the Peierls phase transition of the single-wall carbon nanotube and the field emission in a magnetic field along the tube axis. We find that the Peierls phase transition may occur above room temperature，which induces an energy gap near the Fermi level，leading to the metal-semiconducting phase transition of the carbon nanotubes. The Peierls distortion of the carbon nanotubes suppresses the field emission current. The Peierls distortion may be modified by the magnetic field applied along the tube axis. The energy band structure of the carbon nanotubes depends on the competition between the Peierls distortion and the magnetic field effect，which affects the field emission current of the carbon nanotubes.

Keywords:
field emission /

carbon nanotube /

Peierls phase transition
作者及机构信息
孙海军,

梁世东

1.
中山大学物理科学与工程技术学院，广州 510275

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：90306016，50572123)、广东省自然科学基金(批准号：04009729，06023084)资助的课题.
Authors and contacts
Sun Hai-Jun,

Liang Shi-Dong

1.
中山大学物理科学与工程技术学院，广州 510275
参考文献

施引文献

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[2]	叶芸, 陈填源, 郭太良, 蒋亚东. 磁场辅助热处理金属化碳纳米管场发射性能. 物理学报, 2014, 63(8): 086802. doi: 10.7498/aps.63.086802
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[8]	柏鑫, 王鸣生, 刘洋, 张耿民, 张兆祥, 赵兴钰, 郭等柱, 薛增泉. 碳纳米管端口的场蒸发. 物理学报, 2008, 57(7): 4596-4601. doi: 10.7498/aps.57.4596
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[10]	张暐, 奚中和, 薛增泉. 石墨基底上垂直生长碳纳米管为芯的碳锥结构. 物理学报, 2007, 56(12): 7165-7169. doi: 10.7498/aps.56.7165
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[12]	胡利勤, 林志贤, 郭太良, 姚亮, 王晶晶, 杨春建, 张永爱, 郑可炉. 取向和非取向In2O3纳米线的场发射研究. 物理学报, 2006, 55(11): 6136-6140. doi: 10.7498/aps.55.6136
[13]	罗敏, 王新庆, 葛洪良, 王淼, 徐亚伯, 陈强, 李利培, 陈磊, 管高飞, 夏娟, 江丰. 排列形状及阵列数目对纳米导线阵列场发射性能的影响. 物理学报, 2006, 55(11): 6061-6067. doi: 10.7498/aps.55.6061
[14]	王新庆, 王淼, 李振华, 杨兵, 王凤飞, 何丕模, 徐亚伯. 单根纳米导线场发射增强因子的计算. 物理学报, 2005, 54(3): 1347-1351. doi: 10.7498/aps.54.1347
[15]	李强, 梁二军. 碳、碳氮和硼碳氮纳米管场发射性能的比较研究. 物理学报, 2005, 54(12): 5931-5936. doi: 10.7498/aps.54.5931
[16]	李海钧, 顾长志, 窦艳, 李俊杰. 单根准直碳纳米纤维的场发射特性. 物理学报, 2004, 53(7): 2258-2262. doi: 10.7498/aps.53.2258
[17]	宋教花, 张耿民, 张兆祥, 孙明岩, 薛增泉. 多壁碳纳米管阵列场发射研究. 物理学报, 2004, 53(12): 4392-4397. doi: 10.7498/aps.53.4392
[18]	张兆祥, 张耿民, 侯士敏, 张浩, 顾镇南, 刘惟敏, 赵兴钰, 薛增泉. 利用场发射显微镜研究O2对单壁碳纳米管场发射的影响. 物理学报, 2003, 52(5): 1282-1286. doi: 10.7498/aps.52.1282
[19]	孙建平, 张兆祥, 侯士敏, 赵兴钰, 施祖进, 顾镇南, 刘惟敏, 薛增泉. 用场发射显微镜研究单壁碳纳米管场发射. 物理学报, 2001, 50(9): 1805-1809. doi: 10.7498/aps.50.1805
[20]	张红群. 金属螺旋型碳纳米管的Peierls相变研究. 物理学报, 2001, 50(3): 528-531. doi: 10.7498/aps.50.528

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物理学报. 2008, 57(3): 1930-1934.

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Peierls相变与磁场中碳纳米管的场发射

1. 中山大学物理科学与工程技术学院，广州 510275

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：90306016，50572123)、广东省自然科学基金(批准号：04009729，06023084)资助的课题.

收稿日期: 2007-04-11
修回日期: 2007-07-20
刊出日期: 2008-03-20

摘要: 应用紧束缚模型和WKB方法研究碳纳米管的out-of-plane型Peierls相变，及其对碳纳米管的场发射的影响.结果发现Peierls相变会在室温出现，并使碳纳米管费米面附近出现能隙，导致碳纳米管发生金属—半导体转变，从而抑制碳纳米管的场发射.磁场也会抑制Peierls形变，Peierls相变和磁场相互竞争影响碳纳米管的能带结构，从而影响碳纳米管的场发射.

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