关于将场发射电流-电压特性解释视为电气工程一个专门分支的提议
介观与纳米尺度物理
2023-03-22 v1
摘要
本文提议，我们应以不同的方式思考如何预测和解释实测的场电子发射电流-电压 [I(V)] 特性。通常认为，I(V) 数据解释是发射物理学及相关静电学中的一个问题。许多实验人员随后应用 1929 年发展的 Fowler-Nordheim 图方法。然而，对于现代发射材料，这种已有 90 年历史的解释方法常常失效（可能近 50% 的情况），并产生虚假的表征参数值，特别是场增强因子。这导致了不可靠的文献，并且在使用前几乎总是需要对实验 I(V) 数据进行有效性检查。本文描述了一种补充现有检查的新检查方法。识别了十二种不同的“系统复杂性”，它们单独或组合作用可能导致有效性检查失败。提出了从这种不令人满意的状况中前进的顶层路径。术语“场电子发射系统”被定义为包含影响测量 I(V) 特性的实验系统的所有方面。对场发射系统的分析现在应被视为电子/电气工程的一个专门形式，暂称为“FE 系统工程”。在这种方法中，I(V) 关系被拆分：(a) 电流表示为在某个定义的发射体表面位置“C”处的局部表面场强 的函数 ；(b) 与测量电压 之间的关系被单独表达和确定。确定 主要是发射物理学问题；确定关系 取决于系统静电学，以及（对于未通过有效性检查的系统）FE 系统工程的其他方面。本文概述了 FE 系统工程的范围，以及一些相关的研究意义和问题。
引用
@article{arxiv.2302.02226,
title = {Proposal that interpretation of field emission current-voltage characteristics should be treated as a specialized form of electrical engineering},
author = {Richard G. Forbes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.02226},
year = {2023}
}
备注
21 pages, 0 figures. Full write-up of conference presentation. Submitted to Journal of Vacuum Science and Technology. Currently under revision after review