具有低开启电场的 AlGaN 纳米线场发射

我们通过分子束外延制备了 AlGaN 纳米线，并利用扫描电子显微镜内使用纳米操控钨尖作为电极的实验装置研究其场发射特性。尖形阳极可获取局域性质，并允许收集来自小至 1$\mu m^2$ 区域的发射电子。场发射特性在 Fowler-Nordheim 理论框架下分析，我们发现对于阴极-阳极间距 d = 500 nm，场增强因子高达 $\beta$ = 556，最小开启电场 $E_{turn-on}$ = 17 V/$\mu$m。我们表明随着间距增大，$E_{turn-on}$ 增至约 35 V/$\mu$m，且 $\beta$ 在 d = 1600 nm 时降至 100。我们还证明了 AlGaN 纳米线场发射电流在数分钟内的时间稳定性。最后，我们基于由突出发射体导致的非均匀场增强因子，解释了低电场下 Fowler-Nordheim 曲线斜率改变的现象。