Graphene was synthesized on copper foil by thermal chemical vapor deposition technique. To investigate the field electron emission property, planar graphene (PG) and morphologically disordered graphene (MDG) were fabricated on the doped silicon substrate by transfer of as-grown graphene. Incorporation of morphological disorder in graphene creates more emission sites due to the additional defects, edges, and atomic scale ripples. This resulted in (1) a dramatic increase in the maximum current density by a factor of 500, (2) considerable increase in the enhancement factor, and (3) decrease in the turn-on field of MDG compared to PG.

1.
W. A.
de Heer
,
A.
Chatelain
, and
D.
Ugarte
,
Science
270
,
1179
(
1995
).
2.
S. S.
Fan
,
M. G.
Chapline
,
N. R.
Franklin
,
T. W.
Tombler
,
A. M.
Cassell
, and
H. J.
Dai
,
Science
283
,
512
(
1999
).
3.
J. M.
Bonard
,
J. P.
Salvetat
,
T.
Stockli
,
L.
Forro
, and
A.
Chatelain
,
Appl. Phys. A: Mater. Sci. Proc.
69
,
245
(
1999
).
4.
J. M.
Bonard
,
H.
Kind
,
T.
Stockli
, and
L. A.
Nilsson
,
Solid State Electron.
45
,
893
(
2001
).
5.
L. R.
Baylor
,
V. I.
Merkulov
,
E. D.
Ellis
,
M. A.
Guillorn
,
D. H.
Lowndes
,
A. V.
Melechko
,
M. L.
Simpson
, and
J. H.
Whealton
,
J. Appl. Phys.
91
,
4602
(
2002
).
6.
N. S.
Xu
,
S. E.
Huq
,
Mater. Sci. Eng. R
.
48
,
47
(
2005
).
7.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozov
,
D.
Jiang
,
Y.
Zhang
,
S. V.
Dubonos
,
I. V.
Grigorieva
, and
A. A.
Firsov
,
Science
306
,
666
(
2004
).
8.
A. K.
Geim
and
K. S.
Novoselov
,
Nat. Mater.
6
,
183
(
2007
).
9.
Y.
Kopelevich
and
P.
Esquinazi
,
Adv. Mater.
19
,
4559
(
2007
).
10.
S.
Stankovich
,
D. A.
Dikin
,
G. H. B.
Dommett
,
K. M.
Kohlhaas
,
E. J.
Zimney
,
E. A.
Stach
,
R. D.
Piner
,
S. T.
Nguyev
, and
R. S.
Ruoff
,
Nature
442
,
282
(
2006
).
11.
Z.-S.
Wu
,
S.
Pei
,
W.
Ren
,
D.
Tang
,
L.
Gao
,
B.
Liu
,
F.
Li
,
C.
Liu
, and
H.-M.
Cheng
,
Adv. Mater.
21
,
1756
(
2009
).
12.
M.
Qian
,
T.
Feng
,
H.
Ding
,
L.
Lin
,
H.
Li
,
Y.
Chen
, and
Z.
Sun
,
Nanotechnology
20
,
425702
(
2009
).
13.
A.
Malesevic
,
R.
Kemps
,
A.
Vanhulsel
,
M. P.
Chowdhury
,
A.
Volodin
, and
C. V.
Haesendonck
,
J. Appl. Phys.
104
,
084301
(
2008
).
14.
J. L.
Qi
,
X.
Wang
,
W. T.
Zheng
,
H. W.
Tian
,
C. Q.
Hu
, and
Y. S.
Peng
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
43
,
055302
(
2010
).
15.
U. A.
Palnitkar
,
R. V.
Kashid
,
M. A.
More
,
D. S.
Joag
,
L. S.
Panchakarla
, and
C. N. R.
Rao
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
063102
(
2010
).
16.
F.
Gunes
,
H.-J.
Shin
,
C.
Biswas
,
G. H.
Han
,
E. S.
Kim
,
S. J.
Chae
,
J.-Y.
Choi
, and
Y. H.
Lee
,
ACS Nano
4
,
4595
(
2010
).
17.
X.
Li
,
W.
Cai
,
J.
An
,
S.
Kim
,
J.
Nah
,
D.
Yang
,
R.
Piner
,
A.
Velamakanni
,
I.
Jung
,
E.
Tutuc
,
S. K.
Banerjee
,
L.
Colombo
, and
R. S.
Ruoff
,
Science
324
,
1312
(
2009
).
18.
S.
Stankovich
,
D. A.
Dikin
,
R. D.
Piner
,
K. A.
Kohlhaas
,
A.
Kleinhammes
,
Y.
Jia
,
Y.
Wu
,
S. T.
Nguyen
, and
R. S.
Ruoff
,
Carbon
45
,
1558
(
2007
).
19.
L. M.
Malarda
,
M. A.
Pimentaa
,
G.
Dresselhaus
, and
M. S.
Dresselhaus
,
Phys. Rep.
473
,
51
(
2009
).
20.
A.
Reina
,
X.
Jia
,
J.
Ho
,
D.
Nezich
,
H.
Son
,
V.
Bulovic
,
M. S.
Dresselhaus
, and
J.
Kong
,
Nano Lett.
9
,
30
(
2009
).
21.
P.
Rai
,
D. R.
Mohapatra
,
K. S.
Hazra
,
D. S.
Misra
, and
S. P.
Tiwari
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
131921
(
2008
).
22.
S. K.
Patra
and
G. M.
Rao
,
J. Appl. Phys.
100
,
024319
(
2006
).
23.
R. C.
Smith
,
J. D.
Carey
,
R. J.
Murphy
,
W. J.
Blau
,
J. N.
Coleman
, and
S. R. P.
Silva
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
263105
(
2005
).
24.
J.
Zhang
,
C.
Yang
,
W.
Yang
,
T.
Feng
,
X.
Wang
, and
X.
Liu
,
Solid State Commun.
138
,
13
(
2006
).
25.
C. M.
Tan
,
J.
Jia
, and
W.
Yu
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
263104
(
2005
).
26.
G.
Giovannetti
,
P. A.
Khomyakov
,
G.
Brocks
,
V. M.
Karpan
,
J.
van den Brink
, and
P. J.
Kelly
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
026803
(
2008
).
27.
G.
Zhou
,
W. H.
Duan
, and
B. L.
Gu
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
836
(
2001
).
28.
J. W.
Qadzuk
,
Phys. Rev. B
47
,
12832
(
1993
).
29.
G.
Zhou
,
W. H.
Duan
, and
B. L.
Gu
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
095504
(
2001
).
You do not currently have access to this content.