石墨烯-C60復合結構場致電子發(fā)射機制研究

鄧 林，趙艷芳，張立強

(1. 江蘇大學 土木工程與力學學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2. 江蘇大學 機械工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

石墨烯-C60復合結構場致電子發(fā)射機制研究

鄧 林1，趙艷芳2，張立強2

(1. 江蘇大學 土木工程與力學學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2. 江蘇大學 機械工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

為設計新型場發(fā)射器件，構建了石墨烯-C60復合結構來探索其電子結構和場發(fā)射特性，采用第一性原理方法研究其結構穩(wěn)定性、軌道能級、局域電子態(tài)分布、功函數(shù)和離化能、電荷布局分析。研究發(fā)現(xiàn)，帶隙的減小和局域電子態(tài)分布的變化表明，復合物的場發(fā)射特性得到了明顯改善。隨電場強度的增加，Mulliken，Hirshfeld和ESP電荷的有效移動及離化能和功函數(shù)的減小，進一步表明復合結構場發(fā)射性能的提升。

場發(fā)射性能；電子結構；石墨烯-C60復合物；第一性原理

石墨烯為一類把碳元素排成單層片狀形態(tài)的新型炭質材料[1]。其為碳單質以sp2雜化軌道構成，呈六角蜂巢形態(tài)的平面薄膜。石墨烯結構穩(wěn)定，具備眾多優(yōu)異的性質，是目前電阻率最小的原料。場發(fā)射特性是石墨烯乃至石墨烯復合材料的重要特性之一，近年來受到了眾多學者的關注[2-3]。富勒烯是繼金剛石、石墨、線性碳之后碳元素的第4種晶體形態(tài)，其的發(fā)現(xiàn)拓展了碳同素異形體的數(shù)目。1985年Robert Curl等人制備出了C60。1989年，德國學者Huffman等用實驗驗證了C60的籠型模子，此后富勒烯被學術界驅向一個全新的研究階段。現(xiàn)今，針對石墨烯納米片和氧化石墨烯的場發(fā)射能力探索已取得突破性進展。……