平面石墨烯边缘的场发射能量分布与三端电流-电压特性

1：实验设计与方法选择：

本研究设计并制备了以平面石墨烯边缘为电子源的三端场发射器件。研究方法包括场发射能量分析、三端电流-电压测量及势垒数值模拟，采用的理论模型为Fowler-Nordheim型方程和描述隧穿概率的Wentzel-Kramers-Brillouin（WKB）近似。

2：样本选择与数据来源：

使用两种石墨烯材料——化学气相沉积（CVD）石墨烯和还原氧化石墨烯（RGO）。CVD石墨烯生长于铜箔后转移至熔融石英衬底，RGO则通过锗涂层蓝宝石衬底上氧化石墨烯退火制得。数据来源包括制备器件的发射能谱与电流-电压特性测量值。

3：实验设备与材料清单：

设备包含配备光学显微镜的离子泵不锈钢真空腔、探针线、加热样品台、残余气体分析仪、半球形能量分析仪（Scienta-Omicron Argus）、Keithley 237源测量单元、拉曼光谱仪（自制488nm激光系统与Thermo-Fisher DXR2 SmartRaman 532nm激光系统）、电子束蒸发仪、等离子刻蚀机及临界点干燥仪。材料包括熔融石英衬底、蓝宝石衬底、锗、PMMA、Ti/Au、Ti/Pd、SiO2、氢氟酸、丙酮、异丙醇及形成气体。

4：氢氟酸、丙酮、异丙醇及形成气体。 实验流程与操作步骤：

4. 实验流程与操作步骤：器件制备涉及石墨烯衬底转移、光刻刻蚀定义台面结构、欧姆接触制备、HF蒸汽下石墨烯边缘底切处理及栅极电极形成。测试包括真空环境200°C加热样品、源测量单元施加电压、发射电流测量及半球形能量分析仪电子能量分布分析，不同漏源电压下获取能谱，固定栅压下测量电流-电压特性。

5：数据分析方法：

数据分析包含基于石墨烯态密度与隧穿概率模型的发射能谱拟合、Millikan-Lauritsen图（ln(I) vs 1/V）绘制电流-电压数据，以及采用Lorentz 2E等软件将实验结果与电势/势垒数值模拟进行对比。