Raziskali smo emisijo elektronov iz dveh vrst monokristalnih volframovih oksidov, W5O14 in W18O49 v obliki nanožičk, ki smo jih sintetizirali s transportno reakcijo z uporabo joda. Izmerili in analizirali smo obliko, strukturo in izstopno delo teh nanožic. Prvič smo izmerili Ramanski spekter nanožic W5O14. Izstopno delo nanožic W5O14 (4.29-4.34 eV) in W18O49 (4.55-5.57 eV) smo izmerili s Kelvinovo tipalno mikroskopijo v nekontaktni mikroskopiji na atomsko silo v ultra visokem vakuumu in z nanometrsko prostorsko ločljivostjo. Našli smo nove načine pritrjevanja nanožičk na različne nosilce za meritve poljske emisije. Meritve poljske emisije smo izvedli z uporabo individualnih nanožic W5O14 in W18O49 s premeri 140-160 nm oz. 0,2-3 μm. Testiranja so potekala v dveh različnih režimih, v bližnjem in daljnjem polju, v komorah z ultra visokim vakumom velikosti 1-3 × 10-9 mbar in pri različnih merilnih nastavitvah. Dobljene rezultate poljske emisije smo analizirali v okviru teorije Fowler-Nordheim. Ob upoštevanju povprečne vrednosti izstopnega dela 4,3 eV za W5O14, so bili faktorji ojačitve polja v režimu bližnjega polja približno 110 ± 10, 180 ± 25 in 210 ± 30 na razdaljah 2, 4 in 5 μm. Na makroskopskih razdaljah (⡥ 1 mm) je teoretični opis Fowler Nordheim odkril nerealno visoke faktorje ojačitve polja: za W5O14 pri oddaljenosti 1 mm med koncem žičke in kolektorjem elektronov je bilo ojačenje 17000 ± 500, za W18O49 pa 5050 ± 30 in 6450 ± 30 pri razdaljah 600 μm in 800 μm. Zato smo uporabili drugačen model, ki ga je predlagal R. Smith. Faktorje ojačitve polja smo izračunali na podlagi izmerjenega izstopnega dela na posameznih nanožičkah, kar predstavlja ključno izboljšavo pri kvantifikaciji lastnosti emisij elektronov iz nanožičk W5O14 z dobro opredeljeno strukturo. Emisijske lastnosti nanožičk W5O14, kot so njihova togost, nizko izstopno delo in visok faktor ojačitve polja omogočajo, da jih predlagamo kot kandidate za učinkovite vire elektronov za raznovrstno uporabo, predvsem v napravah na principu poljske emisije.
|