原子尺度场发射点电子源的表征方法
量子物理
2026-03-17 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
场发射电子源被制备至接近原子尺度，以达到电子显微镜、电子束检测与光刻所需的最高空间分辨率及稳定发射。目前，尚无统一的方法利用场发射电流-电压数据提取表观发射面积，而该参数对于预测某些束流特性至关重要。1956年Murphy与Good的理论在物理上优于1920年代Fowler与Nordheim及其同行的理论，但许多研究者仍使用简化的FN理论分析实验数据。本文报告了一种基于场离子显微镜与场电子显微镜的实验方法，用于确定表观发射面积。FIM-FEM方法与基于MG理论的分析所得发射面积相差7.4倍，而与基于简化FN理论的分析相差约25倍，证实了MG理论更适用于场发射数据分析。该结果可推导出关键指标，包括源能量展宽、约化亮度及发射效率。我们提供了一个可下载的程序以辅助分析。本工作为表征场发射电子源，特别是现有基于图形的数据分析方法不适用的原子尺度冷阴极，提供了一种新的实验方法。
引用
@article{arxiv.2603.06499,
title = {Methods for characterization of atomic-scale field emission point-electron-source},
author = {Shuai Tang and Mingkai Gou and Yingzhou Hu and Jie Tang and Yan Shen and Yu Zhang and Lu-Chang Qin and Ningsheng Xu and Richard G. Forbes and Shaozhi Deng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.06499},
year = {2026}
}
备注
41 pages (including Electronic Supplementary Material), 4 combination figures in main paper, v2 (with typo corrected)