氧化硅电子发射纳米二极管
应用物理
2018-07-05 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
长期以来，人们一直追求无需加热的电驱动片上电子源，因为当前的热电子发射源存在功耗高、时间响应慢、体积大等问题，但其实现仍然具有挑战性。本文展示了在氧化硅衬底上由两个电极形成的纳米间隙，在纳米间隙中的氧化硅被电切换为高阻导电态后，可充当电子发射纳米二极管。基于石墨烯电极的纳米二极管可在约100 ns内以约7 V电压开启，并显示高达数微安的发射电流，对应于约10^6 A cm^-2的发射密度和高达16.6%的发射效率。我们将电子发射归因于氧化硅中导电细丝断裂而在衬底表面形成的金属-绝缘体-金属隧穿二极管。由100个纳米二极管组成的阵列在中等真空下表现出5 A cm^-2的整体发射密度，并在数十小时内具有可忽略电流退化的稳定发射。低工作电压、快速时间响应、高发射密度与效率、便捷的制备与集成以及在中等真空下的稳定发射等综合优势，使氧化硅电子发射纳米二极管成为热电子发射源的一种有前景的片上替代方案。
引用
@article{arxiv.1805.01602,
title = {Silicon Oxide Electron-Emitting Nanodiodes},
author = {Gongtao Wu and Zhiwei Li and Zhiqiang Tang and Dapeng Wei and Gengmin Zhang and Qing Chen and Lian-Mao Peng and Xianlong Wei},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.01602},
year = {2018}
}
备注
15 pages, 3 figures, supporting informations, submitted to Advanced Electronic Materials on March 6th 2018