非常规场发射中空间电荷限制电流的缺失

对于场发射（FE），人们普遍预期其发射电流密度 $J$ 将变为空间电荷限制电流（SCLC），这是由于在间距 $D$ 的间隙中、在足够大偏压 $V$ 下在途电荷的积累。在本文中，我们揭示了一个奇特发现：对于不遵从传统 Fowler-Nordheim（FN）定律的 FE，这一预期的两阶段转变（从 FE 到 SCLC）不再成立。通过采用 $\ln\left(J/V^k\right) \propto - 1/V$ 的广义 FN 标度，我们展示了临界指数 $k_c \equiv 3/2$ 的存在，在 $k < k_c$ 时出现异常行为：（a）仅在小 $D$ 下为 FE（即使在无限大 $V$ 下也不转变到 SCLC），以及（b）在大 $D$ 下从 FE 先转变到 SCLC 再回到 FE 的三阶段转变。对于任何 $k > k_c$，常规的两阶段从 FE 到 SCLC 的转变将在所有 $D$ 下始终发生，这也包括 $k$ = 2 时的常规 FN 定律。利用各种 $k \neq 2$ 的非常规 FE 模型，我们具体演示了这些奇特转变。在一个归一化模型下，我们的发现揭示了在广泛工作条件下源限制的 FE 与体限制的 SCLC 之间的丰富相互作用。