势垒形式对 Fowler-Nordheim 图分析的影响

最近的研究描述了一种改进的 Fowler-Nordheim 图分析方法，该方法基于斜率修正因子的定义与评估以及一种新形式的截距修正因子。在这种改进的方法中，存在一个基本近似，即忽略了一般理论中的某些项，并专注于隧穿势垒 (tunneling barrier) 形式对基本斜率 ({\sigma}B) 和截距 ({\rho}B) 修正因子值的影响。存在简单的公式，允许对任意良态形式的势垒进行数值评估。本文初步探讨了势垒形式对 FN 图分析的影响。对于平面发射极，使用了两种关联与交换 (C and E) 势能 (PE) 模型。对于 Schottky-Nordheim 势垒，研究表明数值方法和解析方法产生的结果是等效的。这种一致性支持了所用数值方法的有效性。与 Cutler-Gibbons 势垒结果的比较表明，假设的 C 和 E PE 的微小差异对 {\sigma}B 和 {\rho}B 的值影响甚微。随后，利用 Schottky 平面镜像 PE，结合与球形发射极模型相关的静电 PE 变化，探讨了顶点半径 r_a 对修正因子值的影响（针对 r_a 大于 20 nm 的情况）。随着 r_a 减小，{\sigma}B 和 {\rho}B 均显著增加，尤其是 {\rho}B。在低势垒场 F 值下，{\sigma}B 近似线性依赖于 1/F，其斜率取决于 r_a。本文就如何扩展所述的探索性工作提出了建议。