Оптимизация параметров холодного катода на основе углеродных нанотрубок

Развита процедура оптимизации холодного полевого катода на основе углеродных нанотрубок (УНТ). Рассмотрен массив одинаковых равноотстоящих вертикально ориентированных УНТ. Процедура оптимизации включает в себя совместный учет эффекта экранирования электрического поля соседними нанотрубками на основе решения уравнения Лапласа, а также явление тепловой неустойчивости, ограничивающее ток эмиссии нанотрубки на основе решения уравнения теплопроводности. Связь между током эмиссии и приложенным напряжением обеспечивается соотношением Фаулера–Нордгейма, содержащего в качестве параметра температуру наконечника УНТ. В результате оптимизации вычисляется оптимальное расстояние между УНТ, обеспечивающее максимальную плотность тока эмиссии. Расчеты указывают на существенную зависимость этого параметра как от приложенного напряжения, так и от геометрии нанотрубок. Указанные зависимости слабо чувствительны к выбору значений транспортных коэффициентов (теплопроводность и электропроводность) нанотрубок.