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在論文中，研究者詳述了該器材的制作和優化過程。這是一種基于類似“二級管”的結構，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。

研究者先將高度結晶的單層碳納米管均勻混合入一種有機溶液和一種類似肥皂的化學物質表面活性劑。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。這樣的光源可以產生大量穩定均勻的發射電流，并且耗能很小。

“我們結構簡單的‘二極管’平板光源照明效率可達60流明每瓦特，在制作低耗能照明器材方面有很大潛力。”該研究的領頭科學家、東北大學環境學副教授norihiroshimoi介紹。

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

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陰極和一個作為陽極的磷熒光屏組成。在強電場作用下，陰極通過碳納米管的細小尖端發射密集高速的電子束，這種現象被稱作場發射。之后，電子在真空管里做高速運動，最后擊中磷熒光屏發出熒光。

“在我們設計的二級結構中，由高度結晶的單層碳納米管做成的陰極，和用磷光屏做成的陽極，會產生幾乎為零泄漏的發射場和非常均勻的照明亮度。”shimoi說。