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在論文中，研究者詳述了該器材的制作和優(yōu)化過程。這是一種基于類似“二級管”的結(jié)構(gòu)，用磷熒光屏和單層碳納米管作為電極的照明器材。人們可以把它們想象為微縮了的鎢絲場。

研究者先將高度結(jié)晶的單層碳納米管均勻混合入一種有機(jī)溶液和一種類似肥皂的化學(xué)物質(zhì)表面活性劑。然后他們把這種混合物“涂”到器材的陰極，用砂紙打磨表面以形成平板光源。這樣的光源可以產(chǎn)生大量穩(wěn)定均勻的發(fā)射電流，并且耗能很小。

“我們結(jié)構(gòu)簡單的‘二極管’平板光源照明效率可達(dá)60流明每瓦特，在制作低耗能照明器材方面有很大潛力。”該研究的領(lǐng)頭科學(xué)家、東北大學(xué)環(huán)境學(xué)副教授norihiroshimoi介紹。

盡管該照明器材有類似于二極管的結(jié)構(gòu)，但它的發(fā)光系統(tǒng)不是基于二極管的工作原理。二極管是由兩層導(dǎo)體和絕緣體的半導(dǎo)體材料，再加上中間介質(zhì)組成，不同半導(dǎo)體材料層的電屬性是由摻入的雜質(zhì)決定的。

該新型照明器材的照明原理更類似于陰極射線管，是由真空管里的一個(gè)陰極和一個(gè)作為陽極的磷熒光屏組成。在強(qiáng)電場作用下，陰極通過碳納米管的細(xì)小尖端發(fā)射密集高速的電子束，這種現(xiàn)象被稱作場發(fā)射。之后，電子在真空管里做高速運(yùn)動(dòng)，最后擊中磷熒光屏發(fā)出熒光。

“在我們設(shè)計(jì)的二級結(jié)構(gòu)中，由高度結(jié)晶的單層碳納米管做成的陰極，和用磷光屏做成的陽極，會(huì)產(chǎn)生幾乎為零泄漏的發(fā)射場和非常均勻的照明亮度。”shimoi說。