Influence of barrier form on Fowler-Nordheim plot analysis
最近的研究描述了一种改进的Fowler-Nordheim图分析方法，基于斜率校正因子和新形式的截距校正因子的定义和评估。在这种改进的方法中，存在一个基本近似，它忽略了一般理论中的某些项，并着重于隧穿势垒的形式对基本斜率（σB）和截距（ρB）修正因子值的影响。简单的公式存在，允许这些数值评估的障碍任意行为良好的形式。本文对障碍形式对FN图分析的影响作了初步探讨。对于平面发射器，使用两个模型的相关和交换（C和E）势能（PE）。对于肖特基-诺德海姆屏障，它表明，数值和分析方法产生等效的结果。该协议支持的有效性的数值方法。与Cutler-Gibbons势垒的结果比较表明，假定的C和EPE的微小差异对σB和ρB的值影响不大。肖特基的平面图像PE已被使用，结合与球形发射极模型相关的静电PE变化，以探索顶点半径r_a对校正因子值的影响，对于r_a大于20 nm的值。σB和ρB均随r_a的减小而显著增大，尤其是ρB。在势垒场F较低时，σB近似线性地依赖于1/F，斜率依赖于r_a。本文中所描述的探索性工作可能会延长的建议。
2012-10-21 cond-mat.mes-hall
Field emission: the theoretical link between voltage loss, reduction in field enhancement factor, and Fowler-Nordheim-plot saturation
对于大面积场致电子发射体，当单个柱状发射体具有足够的电阻，并且通过它的电流足够大时，则沿其发生电压损失。这封信提供了一个简单的分析和概念论证，即这种电压损失与后顶点处的场增强因子（FEF）的降低直接且不可分割地联系在一起。E.米努岛Groening，K. B. K. Teo，S. H.达拉尔湖Gangloff，J. -施内尔湖胡丹斯基岛Y. Y.但是，P. Vincent，P. Legagneux，G. A. J. Amaratunga和W. I. Milne [Nano Lett. 5，2135（2005）]，通过拟合到来自拉普拉斯解算器的数值结果。这封信通过使用“浮动球体”模型，解析地推导出了相同的公式。分析证明更清楚地揭示了潜在的物理学，并表明这种效应是一种普遍现象，与发射体最突出部分的表面电荷大小减少有关。电压依赖性FEF降低是Fowler-Nordheim图中“饱和”的原因之一。另一种是由于测量电路电阻引起的分压器效应。提出了这两种效应的综合理论。两者一起或单独都会导致饱和。实验上，如果发生饱和但电压损失很小（比如< 20 V），则饱和更可能是由于FEF降低而不是分压。在这种情况下，可能需要修改紧密间隔的发射器之间的静电相互作用（“屏蔽”）的现有处理。其他假定的饱和原因也存在，所以目前的理论是片面的。它的扩展似乎是可能的，并可能导致更普遍的物理理解FN图饱和的原因。
2017-03-11 cond-mat.mes-hall
Extraction of emission parameters for large-area field emitters, using a technically complete Fowler-Nordheim-type equation
在大面积场致发射体（LAFE）冷场电子发射的研究中，普遍存在着一种错误的Fowler-Nordheim型（FN型）方程。该方程通过一个大的高度可变的因子过度预测了LAFE平均电流密度，该因子通常被认为在1000和1000 000 000之间。这个方程，虽然经常被引用到FN的1928年的论文，是一个简化的方程用于本科教学，不适用于未经修改的LAFE，并没有出现在1928年的文件。技术LAFE论文通常不引用任何比1928年更近的理论工作，并且通常不评论理论与实验之间的差异。这种用法在美国和英国的几个知名应用科学期刊以及其他许多地方都有广泛的应用。它不会抑制实际的LAFE开发，但会给非专家潜在的LAFE性能造成误导性印象。本文展示了如何误导方程可以取代一个概念上完整的FN型方程，使用三个高层次的校正因子。其中之一，或其中两个的组合，可能是有用的LAFE质量的一个额外的措施，本文介绍了如何估计因子值使用实验数据。提出了改进的工程实践中报告LAFE结果的建议。其中一些应有助于防止出现这样的情况，即出现在高知名度的应用科学期刊上的方程被用来支持工程监管机构可能认为涉及专业疏忽的声明。
2012-01-29 cond-mat.mes-hall physics.space-ph
Molecular Dynamics Simulations of Field Emission From a Planar Nanodiode
采用高分辨率的分子动力学模拟研究了平面纳米二极管的场发射特性。空间电荷和发射极半径的影响进行了检查，并与以前的结果相比，从福勒-诺德海姆过渡到儿童朗缪尔电流。Fowler-Nordheim定律用于确定注入系统的电流密度，Metropolis-Hastings算法用于找到发射器表面上的有利发射点。一个简单的流体模型也被开发，其结果与模拟定性一致。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
A Generalized Tunneling Current Formula for Metal/Insulator Heterojunctions under Large Bias and Finite Temperature
Fowler-Nordheim隧穿电流公式已被广泛用于设计基于具有三角形势垒的金属/绝缘体（金属/半导体）异质结的器件，例如闪存。本文采用有限温度下Landauer公式的推导模型，半无限金属电极中电子态的近似自由电子近似和透射系数的WKB近似，推导了大偏压和电场作用下金属/绝缘体异质结隧穿电流的计算公式。与Fowler-Nordheim公式的零温极限不同，我们的公式推广到有限温度（考虑了金属电极中电子的热激发）和三角形势垒以外的势垒，可用于更复杂的基于载流子隧穿的异质结器件的设计。
2021-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio calculation of field emission from metal surfaces with atomic--scale defects
本工作结合密度泛函理论和量子输运计算研究了原子尺度缺陷对金属表面功函数和场发射特性的影响。我们开发了一个通用的方法来计算场发射电流密度从纳米功能的表面，然后使用它来研究特定的缺陷Cu（111）表面。我们的研究结果表明，包含一个缺陷可以显着地局部增强场发射电流密度。然而，这种增加仅仅归因于由于缺陷而导致的功函数的降低，有效场增强是微小的。最后，福勒-诺德海姆方程被发现是有效的，当使用的功函数的修改值，只有一个近似恒定的因素分开的计算电流从预测的福勒-诺德海姆方程。
2019-07-30 cond-mat.mes-hall
Periodic Field Emission from an Isolated Nano-Scale Electron Island
我们观察到场发射从一个孤立的纳米加工金岛。岛能够在两个相对的电极之间机械振荡，这提供了发射电流的再充电和检测。我们能够跟踪和再现从电流通过矩形隧道势垒的场致发射制度的过渡。通过主方程的理论模型再现的实验数据，并显示偏离福勒-诺德海姆描述由于岛的电隔离。
2004-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles study on electron field emission from nanostructures
基于非平衡格林函数技术和密度泛函理论，提出了一种计算纳米结构场发射特性的第一性原理方法。该方法采用具有大限制半径的类原子基轨道和锂阳极来描述纳米结构尖端和阳极之间真空中的电子密度，因此考虑了发射电流的存在。对加盖单壁碳纳米管的模拟结果与实验结果非常接近，特别是电流饱和和偏离Fowler-Nordheim行为。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of slope-intercept plots for arrays of electron field emitters
在电子场发射实验中，通常观察到单个尖端或尖端阵列的斜率与截距的线性关系，该关系由Fowler-Nordheim分析获得。通过模拟具有许多尖端的样本，这里示出了所观察到的线性关系来自输入参数的分布，假设每个尖端的半径为对数正态分布。通常，斜率-截距图从左下角到右上角的偏移与功函数的偏移相关。然而，如本文所示，发射器数量的变化也会产生相同的效果。
2013-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field emission from single and few-layer graphene flakes
我们报告的观察和表征的场发射电流从个人单层和几层石墨烯薄片放在一个平坦的SiO2/Si基板。测量在配备有纳米探针的扫描电子显微镜室中进行，纳米探针用作电极以实现场发射电流的局部测量。在几百V/μm的电场下，石墨烯片的平面部分的场发射电流可达1 μA。我们发现，排放过程是稳定的，在一段时间内的几个小时，它是很好地描述了由福勒Nordheim模型的电流超过5个数量级。
2011-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Illustrating field emission theory by using Lauritsen plots of transmission probability and barrier strength
本技术说明涉及冷场电子发射（CFE）的理论。它首先建议，为了强调与CFE理论有关的共同性质，术语“劳里森图”可以用来描述在水平轴上用势垒场的倒数（或与势垒场成比例的量的倒数）制成的所有图形图。最后指出，与势垒强度（G）和透射概率（D）有关的劳里森图在CFE理论的讨论中可以起到有益的作用。这些图将补充传统的福勒-诺德海姆（FN）图。所有这些图都可以看作是劳里森图的特殊类型。的劳里森图-G和lnD可以用来说明FN隧穿理论的基本方面是如何影响的数学形式的隧道势垒。这些又影响局部发射电流密度和发射电流。本说明中使用的示例性应用涉及众所周知的精确三角形和肖特基-诺德海姆势垒，以及库仑势垒（即，模型球形发射器外部的电子势能势垒的静电分量）。对于库仑势垒，一个很好的解析级数近似已被发现的障碍形式的校正因子，这可以用来预测FN图中相关曲率的存在（并在一定程度上的属性）。
2012-11-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modeling the Field Emission Current Fluctuation in Carbon Nanotube Thin Films
碳纳米管由于其独特的性能，成为场发射器件的理想材料。实验发现，与场发射性能相关的结果显示出可变性。有效的场发射器件的设计需要用系统的和基于多物理场的建模方法来分析可变性。本文通过耦合场发射现象、电子-声子输运和单个孤立碳纳米管的力学，建立了一个薄膜中碳纳米管随机取向的模型。发展了一种计算方案，通过该方案，以时间增量的方式更新碳纳米管的状态。利用场致发射的Fowler-Nordheim方程计算了器件电流，研究了器件尺度下的性能。
2007-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field emission properties of as-grown multiwalled carbon nanotube films
多壁碳纳米管已经通过乙烯催化化学气相沉积产生，并用于通过膜过滤制造厚且致密的独立膜（“巴基纸”）。用高真空原子力显微镜研究了巴基纸的场发射特性，并以标准金属悬臂梁作为阳极收集样品发射的电子。Buckypapers显示了一个有趣的线性相关的福勒-诺德海姆图证明其适合作为发射器。通过在亚微米区域精确调节针尖-样品距离，我们发现场增强因子不受距离变化的影响，直到2um。最后，对电流稳定性的研究表明，强度约为3.3 *10-5A的场发射电流在几个小时内保持非常稳定（波动在5%以内）。
2011-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Using Murphy-Good Plots to Interpret Field Emission Current-Voltage Data
本文着重于一个长期项目的一个小的，但重要的部分，旨在提高现场电子发射（FE）电流-电压[I_m（V_m）]数据的解释，（后来）FE理论的制定。在目前流行的“光滑平面类金属发射极”方法的一般框架内，最近提出了一种新的FE I_m（V_m）数据分析图--所谓的“Murphy-Good（MG）图”。这种新的情节形式，并介绍其原因，进行了讨论。结果表明，MG情节可以执行所有的功能，传统的（90岁）福勒-诺德海姆情节没有，但另外产生相对精确的结果的表征参数正式发射面积。可以说，在科学背景下，MG图的使用可以有效地取代FN图的使用。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall
Field emission from self-catalyzed GaAs nanowires
本文报道了在Si（111）衬底上生长的自催化GaAs纳米线的场发射特性。测量是在扫描电子显微镜室中实现的，该室具有纳米控制的钨针尖作为阳极。在Fowler-Nordheim理论的框架下对实验数据进行了分析。我们证明了稳定的电流高达10 $^{-7}$ A发射的单纳米线的尖端，与场增强因子$β$高达112的阳极-阴极距离d=350 nm。实验发现，$β$与阳极-阴极距离呈线性关系，Ga催化剂液滴的存在抑制了纳米线尖端的电流发射。这允许检测来自纳米线侧壁的场发射，其以降低的场增强因子和稳定性发生。这项研究进一步将GaAs技术扩展到真空电子学应用。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current Saturation in Nonmetallic Field Emitters
长期以来已知的是，传统的半导体（例如，本征和掺杂的Si和Ge或二元SiC和GAN）场发射体显著偏离福勒-诺德海姆（FN）定律，并且当试图从它们汲取微安或更大量级的大电流时饱和。许多实验表明，碳纳米管、非晶碳和多晶金刚石薄膜等碳材料的场发射电流也偏离FN定律并饱和。这些结果表明，饱和和偏离FN定律是一个广泛的和普遍的现象，适用于非金属场致发射体类。在这封信中，我们报告了一个通用的公式，描述了非金属场致发射体的电流饱和效应。该公式考虑了材料的体特性和场发射体几何形状。
2018-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Applying the field emission orthodoxy test to Murphy-Good plots
在场电子发射（FE）研究中，使用适当绘制的电流-电压[I（V）]测量来检查和分析从样品实验获得的结果的质量和有效性是重要的。对于传统的绘图方法，Fowler-Nordheim（FN）图，存在所谓的“正交检验”，可以应用于FN图，以检查生成结果的FE设备/系统是否“理想”。如果不理想，则从FN图推导出的发射器表征参数可能是杂散的。最近介绍了一种新形式的FE I（V）数据图，即所谓的“墨菲-古德（MG）图”（R.G.福布斯罗伊Soc.开放科学6（2019）190912.这旨在提高从FE I（V）数据中提取特征参数值（特别是正式发射面积值）的精度。本文比较了这种新的绘图形式与旧的FN和密立根-劳里森（ML）的形式，并作出了独立的评估的一致性，其中斜率（因此规模字段）的估计可以从MG图中提取。结果表明，通过使用一个修正的公式提取的比例字段值，现有的正交检验可以适用于墨菲-古德图。发展报告的原型网络工具，可以适用于所有三种形式的有限元数据图（ML，MG和FN）的正交检验。
2020-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Graphene enhanced field emission from InP nanocrystals
我们报告的观察场发射从InP纳米晶体外延生长的p-Si纳米尖阵列。我们证明了场发射可以通过用石墨烯覆盖InP纳米晶体来增强。测量是在扫描电子显微镜室内进行的，其中纳米控制的W线用作阳极。用Fowler-Nordheim理论分析了场发射，发现场增强因子随正负极间距的增大而单调增大。我们还表明，InP/p-Si结具有整流行为，而InP上的石墨烯产生欧姆接触。了解这种纳米结的基本原理是纳米电子学应用的关键。
2017-08-06 cond-mat.mes-hall
The Murphy-Good plot: a better method of analysing field emission data
测量的场电子发射（FE）电流-电压Im（Vm）数据传统上通过Fowler-Nordheim（FN）图分析，如ln{Im/（Vm）**2}对1/Vm。自1929年以来一直在使用，因为在1928年FN预测它们将是线性的。在20世纪50年代，FN的思想中的一个错误被发现。墨菲和古德（MG）修正的理论使理论FN图稍微弯曲。当试图从拟合到实验FN图的直线中提取排放特征参数的精确值时，这会造成困难。从2006年起，数学理解的提高使一种新的FE数据图形式成为可能，即“墨菲-古德图”。这绘制了ln{Im/（Vm）**（2-（η/6）}与1/Vm的关系，其中η仅取决于局部功函数。现代（“21世纪”）MG理论预测理论MG图应该是“几乎完全”直的。这使得从理想I_m（V_m）数据中精确提取定义明确的表征参数变得容易得多。本文给出了从MG图中提取表征参数所需的理论，将其设置在解释FE Im（Vm）数据的更广泛困难的框架内（其中，使用“平面发射近似”）。仔细使用MG图也可以帮助解决FE技术文献中的其他问题。有人认为MG图现在应该取代FN图。
2019-05-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Comment on "Advanced field emission measurement techniques for research on modern cold cathode materials and their applications for transmission-type x-ray sources" [Rev. Sci. Instrum. 91, 083906 (2020)]
本评论建议，技术领域的电子发射（FE）论文，如正在讨论的论文[P.Serbun等人，Rev. Sci.仪器91，083906（2020）]，应该使用基于Murphy和Good（MG）1956年工作的FE理论，而不是基于Fowler和Nordheim（FN）1928年原始工作的FE理论的简化版本。使用1928年的理论是技术FE文献中的常见做法，但MG处理被认为是更好的物理比FN处理，其中包含可识别的错误。MG处理预测发射体的发射电流密度和电流比FN处理显着更高。从电子源的研究和开发的观点来看，FE技术文献使用低估场致电子发射器性能的理论是适得其反的（对非专家没有帮助）。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Implementation of the orthodoxy test as a validity check on experimental field emission data
在场致电子发射（FE）研究中，电流-电压实验数据的质量和有效性的检查和分析是非常重要的，这些数据通常以少数标准形式之一绘制。这些包括所谓的Fowler-Nordheim（FN），Millikan-Lauritsen（ML）和Murphy-Good（MG）图。场致发射正交性测试是一种简单的定量测试，旨在检查可以从这些图中提取的参数“缩放场”的值的合理性。这样做是为了确定从图中提取的表征参数是否可靠，或者可能是假的。本文总结了正统测试背后的理论，为每一个情节形式，并确认它是很容易应用到新开发的MG情节。一个简单的网络工具已经开发出来，提取缩放场值从任何这三个图形式，并测试缺乏场发射正统。
2020-06-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Field emission from two-dimensional GeAs
GeAs是IV-V族的层状材料，其在电子和光电子器件中的可能应用正引起越来越多的关注。在这项研究中，剥离的多层GeAs纳米片的结构特征，并用作背栅场效应晶体管的沟道。结果表明，它们的栅调制p型导电降低暴露于光或电子束。此外，场发射电流的观测表明GeAs纳米片适合作为电子发射的冷阴极，为二维GeAs在真空电子学中的应用开辟了新的前景。场致发射的开启电场约为80 V/μm，电流密度大于10 A/cm ^2，符合一般的福勒-诺德海姆模型，具有很高的重现性。
2020-07-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Calculating field emission currents in nanodiodes - a multi-group formalism with space charge and exchange-correlation effects
包含电子-电子相互作用在纳米二极管中对于理解潜在的物理现象并相应地定制器件是必不可少的。然而，空间电荷和交换关联相互作用涉及不同能量的电子，因此需要Schr\{o} dinger-Poisson系统的自洽多能群解。它示出在这里，在低电压下的限制密度依赖的电位的存在允许计算的场发射电流。尽管有额外的相互作用，观察到福勒-诺德海姆行为。研究还发现，交换相关势占主导地位，在这些电压的纳米间隙，并可能导致更高的导通电压。
2014-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamic Control of Local Field Emission Current from Carbon Nanowalls
本研究在超高真空系统中以尖锐探针为阳极，通过改变阴阳极间距或叠加交流偏置两种方式调制碳纳米壁局域场发射电流，实现超两个数量级的调制比，验证了其良好的静态稳定性与动态可控性。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall
Micro-Raman and field emission studies of silicon nanowires prepared by metal assisted chemical etching
研究了金属辅助化学腐蚀法制备的硅纳米线的显微拉曼散射和场发射特性。扫描电子显微镜图像显示，以及对齐的垂直硅纳米线的生长。拉曼位移和尺寸关系的键极化率模型已被用来计算精确的限制尺寸在硅纳米线。由于光学声子的量子限制，硅纳米线的Si光学声子峰随着纳米线直径的减小而出现下移和非对称展宽。通过测量硅纳米线的电流-电压特性，并利用Fowler-Nordheim方程进行理论分析，研究了硅纳米线的场发射特性。场致电子发射随纳米线直径的减小而增大。这些硅纳米线的场发射表现出显着增强的开启场和总发射电流与纳米线尺寸减小。在目前的研究报告的结果表明，MACE是一种简单的技术来制备具有潜在的应用在场发射器件的硅纳米线。
2014-05-28 cond-mat.mes-hall
Improving Transition Voltage Spectroscopy of Molecular Junctions
跃迁电压谱（TVS）是研究分子结的一种很有前途的光谱工具。TVS的原理是在Fowler-Nordheim图上找到最小值，其中$\ln(I/V^2)$与$1/V$作图，并将最小值处的电压$V_{\rm min}$与最接近的分子水平相关联。重要的是，$V_{\rm min}$大约是在$dI/dV$曲线中看到峰值所需电压的一半。因此，可以在相对低的电压下获得关于分子水平位置的信息。在这项工作中，我们表明，分子水平的位置可以确定在更低的电压，$V_{\rm min}^{(α)}$通过找到最小的$\ln(I/V^α)$与$α<2$。一个简单的洛伦兹传输模型的基础上，我们分析了理论{ \it从头算}以及实验$I-V$曲线，并表明，所需的电压，以确定分子水平可以减少由$\sim 30%$相比，传统的TVS。对于常规TVS，需要考虑分子结的对称性/不对称性以获得定量信息。我们发现，不对称的程度可以估计从图的$V_{\rm min}^{(α)}$与$α$。
2010-12-16 cond-mat.mes-hall
Carbon Nanotube Thin Film Field Emitting Diode: Understanding the System Response Based on Multiphysics Modeling
在本文中，我们模拟的演变和自组装的随机取向的碳纳米管（CNTs），生长在金属衬底上的薄膜的形式，在二极管配置下的场发射。尽管有高输出，这种薄膜器件中的电流经常急剧衰减。本文的重点是理解这个问题。提出了一种系统的、基于多物理场的建模方法。首先，一个成核耦合模型的CNT薄膜的降解推导出，其中的CNT被假定为通过破碎和形成簇衰变。碳纳米管的随机取向和机电相互作用，然后建模来解释自组装。碳纳米管的退化状态和机电力被用来更新的碳纳米管的取向。最后利用Fowler-Nordheim方程和在阳极侧的计算单元表面上的积分来获得器件尺度的场发射电流。模拟结果与实验结果吻合较好。基于开发的模型，数值模拟，旨在了解各种几何参数和它们的统计特性对设备的电流历史的影响。
2007-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional Modeling of Vacuum Field Emission Nanotriodes
真空纳米器件是这样的器件，其中通过它们的电子输运基于从纳米发射器通过真空通道到另一相对电极的电子场发射。几何非对称的金属-真空-金属结构被证明对光学范围内的电磁波具有能量转换能力。结合这些结构将光信号转换成整流电流的能力和真空纳米三极管控制场发射电流的能力，可以允许使用单个器件直接处理转换的光信号。在本文中，三维量子力学方法，而不是近似的Fowler-Nordheim理论，用于模拟场发射过程中的垂直型真空纳米三极管由一个发射极，集电极和栅极。通过该装置的电子输运计算使用的传输矩阵技术。本文研究了真空纳米三极管在低电压下的整流和调制电位。研究了结构几何参数变化对整流电流的影响。结果表明，当栅极和集电极通过直流电源连接时，可大大提高整流特性。它还表明，栅极电压的微小变化可以用来调制整流电流或将器件切换为共振隧穿二极管。
2016-09-17 cond-mat.mes-hall
On the quantum mechanics of how an ideal carbon nanotube field emitter can exhibit a constant field enhancement factor
来自小顶点半径的理想碳纳米管（CNT）场电子发射器的电流-电压特性的测量已经表明，这些发射器可以表现出线性Fowler-Nordheim（FN）曲线[例如，Dean和Chalamala，应用物理学快报，76，375，2000]。从这样的曲线图中，可以推导出恒定的（与电压无关的）特征场增强因子（FEF）。15年过去了，这个实验结果还没有令人信服地从第一性原理电子结构计算中恢复过来，或者更普遍地从量子力学（QM）中恢复过来。相反，几个QM计算已经推断出特征FEF应该是施加到CNT的宏观场的函数。实验和QM理论之间的这种明显矛盾一直是CNT排放科学的一个无法解释的特征，并对现有QM模型是否能够令人满意地描述实验CNT排放行为提出了质疑。在这项工作中，我们证明，通过密度泛函理论分析的单壁碳纳米管“浮动”在一个应用的宏观领域，以下重要的结果。这是实验，经典导体CNT模型和QM计算之间的协议可以实现，如果后者被用来计算（从最初获得的“真实”的总电荷密度分布）的分布的$\textit{induced}$电荷密度，诱导的局部场和诱导的局部FEFs。目前的工作证实，更可靠和更详细的比在早期的工作在不同的系统，这一发现适用于常见的“后对一个导电平面”的情况下的CNT场电子发射。这一发现也带来了各种进一步的理论问题，需要探讨。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall
Field emission: calculations supporting a new methodology of comparing theory with experiment
本文提出了一种新的方法来比较场致电子发射（FE）的理论和实验，并打算作为一个“概念的演示”。该方法基于指数kappa的值，该指数kappa描述了在数学方程的指数前电压升高的功率，该数学方程描述了（对于电子理想FE系统）测量的发射电流对测量的电压的依赖性。其目的是使用实验指数值kappa^expt，试图在两种备选的FE理论之间做出决定，对于这两种理论，已经建立了允许的（但不同的）kappa范围。目前，有什么贡献的“总理论卡伯”是由电压依赖性的名义发射面积有限的信息：本文报道模拟旨在增加我们的知识，为四个常见的假设形状的发射器顶点。然后，将该方法应用于1928/29 Fowler-Nordheim（FN）FE理论和1956 Murphy-Good（MG）FE理论之间的选择（这是一种在理论上可以肯定1956 MG FE理论比1928/29 FN FE理论“更好的物理”的情况）。像所有以前的尝试，以达到已知的正确的理论结论的实验为基础的论点，新的方法的结果往往有利于MG FE理论，但正式在这个阶段的讨论是不确定的。似乎迫切需要更好的方法来测量kappa^expt和建立可靠的实验误差限。
2022-07-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Proposal that interpretation of field emission current-voltage characteristics should be treated as a specialized form of electrical engineering
本文提出，我们应该考虑不同的预测和解释测量场电子发射（FE）的电流-电压[I（V）]特性。通常认为I（V）数据解释是发射物理学和相关静电学中的一个问题。许多实验学家然后应用福勒-诺德海姆图方法，在1929年开发的。然而，对于现代发射材料，这种已有90年历史的解释方法经常失败（可能在近50%的情况下），并产生表征参数的假值，特别是场增强因子。这产生了不可靠的文献，并且在使用之前几乎总是需要对实验I（V）数据进行有效性检查。一个新的检查，补充现有的检查，描述。十二种不同的“系统并发症”，单独或组合，可能会导致有效性检查失败。提出了一种从这种不令人满意的情况向前发展的顶层路径。术语“场电子发射系统（FE系统）”被定义为包括影响所测量的I（V）特性的实验系统的所有方面。FE系统的分析现在应该被视为电子/电气工程的一种特殊形式，暂时称为“FE系统工程”。在该方法中，I（V）关系被分割：（a）电流被表示为在某个定义的发射器表面位置“C”处的局部表面场幅度F_C的函数I（F_C）;以及（b）F_C与测量的电压V之间的关系被单独地表示和确定。确定I（F_C）主要是发射物理学中的问题;确定关系（F_C）（V）取决于系统静电和（对于未通过有效性检查的系统）FE系统工程的其他方面。FE系统工程的范围，以及一些相关的研究意义和问题，进行了概述。
2023-02-04 cond-mat.mes-hall
Restoring observed classical behavior of the carbon nanotube field emission enhancement factor from the electronic structure
从正交行为的碳纳米管（CNT）场电子发射器获得的实验Fowler-Nordheim图已知是线性的。这表明，对于这样的发射器，存在一个特征场增强因子（FEF），该因子对于施加的电压和施加的宏观场$F_\text{M}$的范围是恒定的。这种恒定的FEF可以通过有限元和其他方法对经典的CNT发射体模型进行评估，但是（显然与实验相反）过去的几次量子力学（QM）CNT计算发现FEF值随$F_\text{M}$而变化。大多数这样的计算的一个共同特点是，他们只专注于推导CNT的实际电荷分布。在这里，我们报告的计算，使用密度泛函理论（DFT），以获得实际的电荷分布，然后使用这些来产生相关的诱导电荷分布和相关的领域和FEFs。我们已经分析了三个碳纳米结构，涉及CNT样纳米突起的各种长度，也模拟几何等效的经典发射器模型，使用有限元方法。我们发现，当DFT生成的本地诱导FEFs（LIFEFs）被使用，所得到的值是有效的宏观场无关，并表现在相同的定性方式作为经典的FEF值。此外，有公平到良好的定量协议之间的特征FEF确定经典和等效的特征LIFEF通过DFT方法产生的。虽然许多细节问题仍有待探讨，这似乎是一个重要的一步，在连接经典和QM理论的CNT静电。它还清楚地表明，对于理想的碳纳米管，已知的实验恒定的FEF值的宏观领域的范围内，也可以发现在适当发展的QM理论。
2019-10-29 cond-mat.mes-hall
