纳米制造技术的最新进展使得人们能够制造出具有纳米级自由空间间隙的真空电子器件。这些纳米电子器件具有冷场发射和通过自由空间传输的优势,例如高非线性和对温度和电离辐射的相对不敏感性,同时大大减少了占用空间,增加了工作带宽并降低了每个器件的功耗。此外,平面真空纳米电子器件可以很容易地以类似于典型的微纳米级半导体电子器件的规模进行集成。然而,这些器件中不同电子发射机制之间的相互作用尚不清楚,其他人已经注意到它们与纯 Fowler-Nordheim 发射不一致。在这项工作中,我们系统地研究了平面真空纳米二极管的电流-电压特性,这些二极管的曲率半径为几纳米,发射极和集电极之间有自由空间间隙。通过研究由两种不同材料制成的几乎相同的二极管在不同环境条件(如温度和大气压)下的电流-电压特性,我们能够清楚地分离出单个器件中的三种不同发射模式:肖特基、福勒-诺德海姆和饱和。我们的工作将实现对真空纳米电子器件的稳健而准确的建模,这对于需要能够在极端条件下运行的高速、低功耗电子器件的未来应用至关重要。
随着电子设备的连续微型化,迫切需要了解纳米级的电子发射和电击穿机理。对于纳米含量,电崩解的完整过程包括纳米渗透的生长,电子发射和纳米 - 渗透的热逃亡以及等离子体形成。本评论总结了与此分解过程有关的最新理论,实验和高级原子模拟。首先,纳米胶质中的电子发射机制及其在不同机制之间的转移,例如图像电位(不同电极的配置)的影响,阳极筛选,电子空间充电势和电子交换势。讨论了电子发射和电崩解的相应实验结果,以了解底物和可调节纳米胶的固定纳米胶囊,包括空间充电效应,电极变形和电分解特性。讨论了有关纳米 - 渗透生长以及高电场下的纳米电极或纳米 - 渗透热失控的高级原子模拟。最后,我们对纳米级电崩溃过程的未来理论,实验性和原子性模拟研究的未来理论,实验和原子模拟研究的关键挑战和观点概述。
这是以下文章的同行评审:Ficek M.,Dec B.,Sankaran K. J.,Gajewski K.,Gajewski K.,Tatarczak P.,Wlasny I.,Wysmolek A.,Wysmolek A.,Haenen K.,Haenen K.,Gotszalk T.,Bogdanowicz R.,Bogdanowicz R.,Bogdanowicz R.钻石增强碳纳米棒,高级材料界面,第1卷。8,ISS。 20(2021),2100464,已在https://doi.org/10.1002/admi.202100464上以最终形式出版。 本文可以根据Wiley使用自算版版本的条款和条件来将其用于非商业目的。 未经Wiley的明确许可或根据适用立法的法定权利的明确许可,本文可能不会增强,丰富或以其他方式转化为衍生作品。 版权声明不得删除,遮盖或修改。 该文章必须链接到Wiley在Wiley在线图书馆上的记录版本,并且必须禁止第三方通过平台,服务和网站提供任何嵌入,框架或以其他方式提供其文章或页面。8,ISS。20(2021),2100464,已在https://doi.org/10.1002/admi.202100464上以最终形式出版。本文可以根据Wiley使用自算版版本的条款和条件来将其用于非商业目的。未经Wiley的明确许可或根据适用立法的法定权利的明确许可,本文可能不会增强,丰富或以其他方式转化为衍生作品。版权声明不得删除,遮盖或修改。该文章必须链接到Wiley在Wiley在线图书馆上的记录版本,并且必须禁止第三方通过平台,服务和网站提供任何嵌入,框架或以其他方式提供其文章或页面。
A:脉冲模式。b:恒定模式。c:打开时间:达到最大亮度的时间。D:生命周期:达到最大亮度的50%的时间。e:总发射能量:根据设备的辐射通量的整合而计算得出的时间从t = 0(偏置应用)到t = t = t 1/5。f:外部量子效率:每个注射电子发射光子的比率。
在本文中,我们通过求解一维时间独立的schrödinger方程来开发出从表面上从表面发射的精确分析量子理论。可以通过离子,原子,纳米颗粒等引入的Quantu井可以简化为平方电位,其深度为H,宽度D和与表面L的距离。该理论用于分析量子井(D,H和L),阴极性质(工作函数W和Fermi Energy E F)和DC Fifferd f的效果。发现,量子井可能导致谐振隧道增强的轨道发射,最高几个数量级,比裸露的阴极表面大。同时,电子发射 - 能量光谱显着狭窄。强的增强区域受EFL +H≥W + C和EFL≤W的条件,E是基本电荷(正)(正),并且C在DC Fifferd f上持续依赖。还发现,带有直流f的电子发射能源谱的谐振峰遵循εp=εp0-efl,εp0大约是在没有dcfifeld的平方电位中固定在平方电位中的电子的特征力。该理论为高效率场发射器的设计提供了见解,该发射器可以产生高电流且高度简单的电子束。
宽带隙半导体有可能表现出负电子亲和势 (NEA)。这些材料可能是冷阴极电子发射器的关键元素,可用于平板显示器、高频放大器和真空微电子等应用。结果表明,表面条件对于获得负电子亲和势至关重要。在本文中,角度分辨紫外光发射光谱 (ARUPS) 用于探索金刚石和 AlGaN 表面的影响。紫外光发射在表征电子发射方面的价值在于该技术强调了发射过程的影响。为了充分表征电子发射特性,还需要采用其他测量方法,例如场发射的距离依赖性和二次电子发射。最近,这些测量方法已用于比较 CVD 金刚石膜的特性。[l] 半导体的电子亲和势定义为将电子从导带最小值移到距离半导体宏观较远的距离(即远离镜像电荷效应)所需的能量。在表面,该能量可以示意性地显示为真空能级与导带最小值之间的差异。电子亲和力通常不依赖于半导体的费米能级。因此,虽然掺杂可以改变半导体中的费米能级,并且功函数会相应改变,但电子亲和力不受以下因素的影响
SEM 使用仪器内的探测器收集数据。这些探测器可以安装在样品室内、电子发射环处或电子透镜旁边。不同仪器的探测器类型各不相同。每种类型的探测器可以具有不同的理想条件(高或低真空、高或低 keV、快或慢扫描速度)并可以接收不同的信号类型。一些探测器专门用于二次电子 (SE) 信号,而另一些则专注于收集背散射电子 (BSE)。为了更好地了解可用的探测器,我们在第 3 页创建了一个方便的参考图表。了解可用的探测器以及探测器的选择和仪器设置如何影响数据有助于改进测量并创建完整的样品图像。
每个分子都有自己典型的振动光谱,就像一个指纹,可以借助类似激光的红外辐射来确定。产生这种波长可调的强烈红外辐射的首选方法是自由电子激光器 (FEL):在真空中,电子首先被加速到接近光速。然后,这些高能电子穿过波荡器中的非常强的磁场。这些波荡器使电子产生波状运动。这会导致电子发射光子,形成集中的强光束。原则上,自由电子激光器可以产生几乎任何波长的电磁辐射,尽管这通常涉及 X 射线范围内的辐射,该范围具有最短的可能波长。同时,对于 FHI 的实验,需要并产生红外范围内的长波辐射。
每个分子都有自己典型的振动光谱,就像一个指纹,可以借助于类似激光的红外辐射来确定。产生这种可调节波长的强烈红外辐射的首选方法是自由电子激光器 (FEL):在真空中,电子首先被加速到接近光速。然后,这些高能电子通过被称为波荡器的非常强的磁场。这些波荡器使电子发生波状运动。这会导致电子发射光子,形成集中的强光束。原则上,自由电子激光器可以产生几乎任何波长的电磁辐射,尽管这通常涉及 X 射线范围内的辐射,因为该范围具有最短的可能波长。同时,对于 FHI 的实验,需要并生成红外范围内的长波辐射。