Abstract
早在西元 1928 年 Fowler 和 Nordheim 等人便已針對金屬材料的場發射特性作理論研究，而後若干年場發射的研究從不間斷，隨著元件的微小化，更小的發射源，更低的起始電場，以及穩定的操作電壓都是被考慮的重點，奈米碳管符合此諸多優勢。在本論文中我們將利用奈米碳管來製程單根尖端的場發射源。 在第一章中，我們將簡單的介紹奈米碳管: 包括奈米碳管的被發現；為碳的同素異形體且具有獨特優異的性質，奈米碳管的成長方式，幾何結構與分類還有電學性質...等等。 在第二章中我們接著述說奈米碳管場發射的性質，它的特殊幾何結構被應用在場發射的優點，奈米碳管無須經過製程加工便提供了天然的奈米級尖端發射源，擁有更好的操作電壓等特性。並且引入單一根奈米碳管的電學性質研究，也是本論文的努力方向，不同於一般大面積成長的奈米碳管場發射應用，在此我們將針對單一根奈米碳管的場發射電子傳輸現象作研究。 第三章是關於實驗技術的介紹，我們將利用溼式蝕刻方法製程單一根奈米碳管場發射源。細節包括: 將奈米碳管懸浮液以沉積方式，在沒有摻雜的二氧化矽晶片上面隨機撒佈奈米碳管，並且利用黃光微影 (optical lithography) 和電子束微影 (e-beam lithography) 製作參考座標和金屬電極，在參考座標上選擇我們要量測的奈米碳管進行導線銜接，再利用溼式蝕刻 (wet etching) 的方式蝕刻基板部分，讓奈米碳管與金屬電極逐步伸出基板邊緣而懸空，製程單根奈米碳管場發射源。 在第四章中我們對於奈米碳管元件利用掃描式電子顯微鏡作結構分析，觀察經過溼式蝕刻後奈米碳管的形貌。用 Fowler Nordheim 理論分析元件的場發射特性，並用 Landauer Buttiker formula 來解釋我們所觀察到的電流傳輸現象。