原位透射电镜研究单根纳米管/纳米线的场电子发射机制

测量单根纳米管/纳米线的场电子发射性质，建立场发射性质和原子结构特征的关系，揭示场发射行为的微观机制，是进一步深入研究的课题。本项目拟采用分析型高分辨透射电镜作为场发射实验平台和结构表征工具，自行研制具有微操纵和场电子发射测量功能的样品台，在透射电镜中测量单根纳米管/纳米线的场发射性质和发射电流与样品的动态过程。原位表征样品的原子结构特征、微区形貌、化学组分及分布、原子键态等。纳米管/纳米线样品包括单壁／多壁碳管、氮掺杂碳纳米管、硼碳氮纳米管和硅、氮化镓、氧化锌等感兴趣的半导体纳米线。根据接触电势差法，用电机械谐振辅助手段原位测量纳米管/纳米线顶部的功函数。在实验的场发射条件下，结合理论计算，建立场电子发射行为与微观结构特征及其演化过程的关系，研究纳米管/纳米线的场发射机制。简言之，获取具有结构分辨和时间分辨的场电子发射过程，探索纳米管/纳米线场发射的基本物理现象和规律。