CN109904050A - 一种铁电材料极化场调控二维原子晶体场发射的器件结构及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁电材料极化场调控二维原子晶体场发射的器件结构及其制备方法和应用，所述器件结构包括依次层叠设置的第一电极、铁电材料、二维原子晶体材料、绝缘层和第三电极，以及与所述绝缘层并排设置在所述二维原子晶体材料一侧的第二电极；所述第二电极与绝缘层覆盖所述二维原子晶体材料的面积之和小于所述二维原子晶体材料的面积；所述铁电材料与二维原子晶体材料之间仅存在范德华力；所述二维原子晶体材料的原子层层数为2～10层。本发明提供的器件结构制备工艺简单，能够实现二维原子晶体材料平面高效、低压的场发射调控，器件能耗较低，可作为片上集成场致电子发射结构在微纳真空电子器件上获得应用。

Description

一种铁电材料极化场调控二维原子晶体场发射的器件结构及 其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及真空电子器件技术领域，更具体地，涉及一种铁电材料极化场调控二维原子晶体场发射的器件结构及其制备方法和应用。

背景技术

二维原子晶体材料是一类新型场发射阴极材料，在真空微纳二极管、真空微纳三极管等真空电子器件中具有潜在应用。直立二维原子晶体材料边缘的原子结构和电子特性的一致性难以控制，这限制了其在真空微纳电子器件中的应用探索。平面二维原子晶体材料则不存在上述缺点且具备大面积集成的能力，可推动基于二维原子晶体材料的片上集成真空微纳电子器件的发展。但是二维原子晶体材料平面表面电场增强效应不明显；大部分二维原子晶体材料具有较高的功函数或者电子亲和势；因此，诱导二维原子晶体材料表面发射电子所需的驱动电压较高。

针对该问题，研究者们提出声子辅助场发射，焦耳热诱导热电子发射等方法降低二维原子晶体材料平面场发射的驱动电压。声子辅助场发射是利用内电场增强二维原子晶体材料的电子面内散射，利用声子与电子的相互碰撞，将声子的能量传递给电子，电子获得能量并填充更高能级，从而提高电子隧穿几率。焦耳热诱导热电子发射是利用焦耳热增加二维原子晶体材料面内电子之间相互碰撞，产生高能热电子，高能热电子将填充更高能级，从而提高电子隧穿几率。上述提及的方法均可有效地降低二维原子晶体材料平面场发射的开启电压，但是器件能耗亦随之增加。此外，由于背栅结构的制备工艺简单，基于二维原子晶体材料的真空微纳电子器件多采用背栅结构，利用背栅电场调节二维原子晶体材料的表面场发射特性。然而，该背栅电场贯穿绝缘层时，电场强度被明显削弱，因而降低二维原子晶体表面的电场变化量，减弱背栅电场对二维原子晶体材料的表面场发射特性的调控作用。

由此可见，发展一种实现二维原子晶体材料平面高效、低压场发射调控的方法仍然是一个挑战。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的器件能耗大、背栅结构难以调控二维原子晶体材料的表面场发射的缺陷，提供一种铁电材料极化场调控二维原子晶体场发射的器件结构，提供的器件结构能够实现二维原子晶体材料平面高效、低压的场发射调控，器件能耗较低，可作为片上集成场致电子发射结构在微纳真空电子器件上获得应用。

本发明的另一目的在于提供上述器件结构的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供上述器件结构在调控二维原子晶体材料场发射中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种铁电材料极化场调控二维原子晶体场发射的器件结构，包括依次层叠设置的第一电极、铁电材料、二维原子晶体材料、绝缘层和第三电极，以及与所述绝缘层并排设置在所述二维原子晶体材料一侧的第二电极；所述第二电极与绝缘层覆盖所述二维原子晶体材料的面积之和小于所述二维原子晶体材料的面积；

所述铁电材料与二维原子晶体材料之间仅存在范德华力；所述二维原子晶体材料的原子层层数为2～10层。

上述器件结构工作时，第一电极与第二电极之间施加电压，诱导铁电材料极化；在第三电极施加正电压，诱导二维原子晶体材料表面发射电子，同时对发射电子进行收集。利用铁电材料的极化电荷调节二维原子晶体材料的表面特性，实现对二维原子晶体材料表面场发射特性的调控。

本发明的器件结构的原理：

背栅电压诱导铁电材料产生极化电荷并分布在铁电材料与二维原子晶体材料的界面处。在上述基于铁电材料极化场调控二维原子晶体材料场发射的器件结构中，施加不同的背栅电压，可获得两种不同的效果。一是背栅电压诱导铁电材料产生负极化电荷，该负极化电荷将二维原子晶体材料的电子排斥至其表面，形成电子积聚。厚度为原子层级别的二维原子晶体材料在其表面法线方向上受到量子限域效应的作用，电子位于分立能级上，电子态密度有限。因而积聚状态下的电子将发生库仑排斥并分布到更高能级，填充到高能级的电子所面对的表面势垒宽度较窄、高度较低，可有效提高电子的隧穿效率。二是背栅电压诱导铁电材料产生正极化电荷，该正极化电荷将二维原子晶体材料的电子吸引至二维原子晶体材料与铁电材料界面处，二维原子晶体材料表面电子处于耗尽状态，电子分布到更低能级，低能级的电子所面对的表面势垒宽度较宽、高度较高，电子隧穿效率降低。根据上述两种过程，背栅电场可利用铁电材料的极化电荷有效地调控二维原子晶体材料表面场发射特性。

利用铁电材料极化场调控二维原子晶体材料场发射，关键在于：1、确保铁电材料与二维原子晶体材料之间仅存在范德华力，未形成共价键。如果铁电材料与二维原子晶体材料之间形成共价键，该共价键将改变二维原子晶体材料的电子结构，从而干扰铁电材料的极化电荷对二维原子晶体材料表面特性的调控。2、控制二维原子晶体材料的原子层层数为2～10层。铁电材料与二维原子晶体材料之间的距离为0.2～3nm，单层二维原子晶体材料的电子云与铁电材料的晶格将相互交叠，发生声子散射，从而改变二维原子晶体材料的能带结构，增加态密度，提高二维原子晶体材料的功函数调控难度，即难以利用铁电材料极化场有效地调控二维原子晶体材料表面场致电子发射特性。对于原子层层数为2～10层的二维原子晶体材料，其声子散射效应被最靠近铁电材料的一层原子层屏蔽，弱化对上一层二维原子晶体材料的能带结构的影响，铁电材料极化场得以有效地调控二维原子晶体材料表面场致电子发射特性。当二维原子晶体材料的原子层层数大于10层时，二维原子晶体材料的电子态密度增加，难以有效地调控其功函数，也难以利用铁电材料极化场有效地调控二维原子晶体材料表面场致电子发射特性。

本发明提供的器件结构制备工艺简单，能够实现二维原子晶体材料平面高效、低压的场发射调控，器件能耗较低，可作为片上集成场致电子发射结构在微纳真空电子器件上获得应用。

所述二维原子晶体材料的原子层层数可以为2层、5层或8层。

优选地，所述铁电材料为铁酸铋、钛酸钡、钛酸铋钠、磷酸二氢钾、镍酸锂、镍酸钾、酒石酸钾钠或聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的组合。

优选地，所述铁电材料的厚度为50～3000nm。所述铁电材料的厚度可以为50nm、300nm、1000nm、1500nm、2500nm或3000nm。

本发明控制铁电材料的厚度在50～3000nm的范围，以确保铁电材料具备最优极化特性。

优选地，所述二维原子晶体材料为石墨烯、氧化石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、二硒化钨、二硒化钼、黑磷、硅烯、二硫化钛、碲化铋、碲化锑或氮化硼中的一种或两种以上的组合。

优选地，所述绝缘层为二氧化硅、氮化硅、氧化铝、陶瓷、云母或氧化铪中的一种或两种以上的组合。

优选地，所述绝缘层的厚度为100～2000nm。所述绝缘层的厚度可以为200nm、800nm、1200nm或1600nm。

优选地，所述第一电极、第二电极和第三电极由金属材料制成。优选地，所述金属材料为铂、钼、铬、铜、金、钛、铝或镍中的一种或两种以上的组合。

本发明同时保护上述器件结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1.准备第一电极，在所述第一电极上制备铁电材料；

S2.制备二维原子晶体材料，然后使所述二维原子晶体材料平铺在步骤S1.的铁电材料表面；

S3.在步骤S2.的二维原子晶体材料上制备绝缘层；

S4.分别在步骤S2.的二维原子晶体材料和步骤S3.的绝缘层上制备第二电极和第三电极。

优选地，步骤S1.的铁电材料为铁电材料薄膜。优选地，所述铁电材料薄膜通过溶胶-凝胶法制备。

优选地，步骤S2.具体操作为，制备二维原子晶体材料，将所述二维原子晶体材料直接剥离至聚二甲基硅氧烷表面形成二维原子晶体材料/PDMS组合体；将所述二维原子晶体材料/PDMS组合体中的二维原子晶体材料与所述铁电材料表面相连接，使所述二维原子晶体材料脱离聚二甲基硅氧烷表面并平铺在步骤S1.的铁电材料表面。

优选地，步骤S3.具体步骤为，利用镀膜和图形化工艺在步骤S2.的二维原子晶体材料表面定位制备绝缘层。

优选地，步骤S4.的具体步骤为，利用镀膜和图形化工艺分别在步骤S2.的二维原子晶体材料表面和步骤S3.的绝缘层上表面制备第二电极和第三电极。

本发明还保护上述器件结构在调控二维原子晶体材料场发射中的应用。

优选地，所述应用包括如下步骤，分别在所述第一电极和第二电极施加电压，所述第一电极与第二电极之间存在电压差；在所述第三电极施加正电压，所述第三电极的电压高于所述第二电极的电压；

调节所述第一电极与第二电极之间的电压差，从而调控二维原子晶体材料场发射。

优选地，固定所述第二电极的电压，改变所述第一电极的电压，从而调控二维原子晶体材料场发射。

上述应用的方法具体为，器件结构工作时，分别在第一电极和第二电极施加电压，使两者之间存在电压差，所述第一电极与第二电极之间的电压差通过固定第二电极所施加电压，改变第一电极所施加电压进行调控；所述第三电极施加正电压，该正电压高于第二电极所施加电压，用于诱导二维原子晶体材料表面场发射，同时收集场发射电子；当第一电极和第二电极之间的电压差为负时，铁电材料在所述电压差的作用下产生极化，极化强度为P1，所述极化强度P1可诱导负极化电荷Q1，所述负极化电荷Q1可降低二维原子晶体材料表面功函数，从而降低二维原子晶体材料表面场发射所需驱动电场E，提升二维原子晶体材料表面的场发射电流I；当第一电极和第二电极之间的电压差为正时，铁电材料在所述电压差的作用下产生极化，极化强度为P2，所述极化强度P2可诱导正极化电荷Q2，所述正极化电荷Q2可提高二维原子晶体材料表面功函数，从而提高二维原子晶体材料表面场发射所需驱动电场E，降低二维原子晶体材料表面的场发射电流I；所述器件结构通过调节第一电极所施加电压，使铁电材料处于不同的极化状态，从而调节二维原子晶体材料表面功函数，实现对二维原子晶体材料表面场发射特性的有效调控。

优选地，所述第一电极与第二电极之间的电压差为-20～20V；所述第三电极的电压为60～200V。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的铁电材料极化场调控二维原子晶体场发射的器件结构制备工艺简单，能够实现二维原子晶体材料平面高效、低压的场发射调控，器件能耗较低，可作为片上集成场致电子发射结构在微纳真空电子器件上获得应用。

附图说明

图1为本发明的铁电材料极化场调控二维原子晶体场发射的器件结构的结构示意图。其中，1为第一电极，2为铁电材料，3为第二电极，4为二维原子晶体材料，5为绝缘层，6为第三电极。

图2为实施例1的器件结构的场致电子发射电流-电压特性曲线。

图3为对比例1的器件结构的场致电子发射电流-电压特性曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

实施例中的原料均可通过市售得到；

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

一种铁电材料极化场调控二维原子晶体场发射的器件结构，如图1所示，包括第一电极1、铁电材料2、二维原子晶体材料4、第二电极3、绝缘层5和第三电极6。

第一电极1、铁电材料2和二维原子晶体材料4自下而上依次堆叠，形成叠层结构；第二电极3与绝缘层5分别位于该叠层结构表面上的不同位置，分别对二维原子晶体材料4进行部分覆盖。第三电极6位于绝缘层5表面，与二维原子晶体材料4和铁电材料2电隔离。第二电极3与绝缘层5覆盖二维原子晶体材料4的面积之和小于二维原子晶体材料4的面积。

铁电材料2与二维原子晶体材料4之间仅存在范德华力。二维原子晶体材料4的原子层层数为2～10层。

第一电极在本实施中由铂材料制得；铁电材料在本实施中为铁酸铋，厚度可以为50～3000nm，例如50nm、300nm、1000nm、1500nm、2500nm或3000nm，本实施例中铁电材料的厚度为300nm；二维原子晶体材料在本实施中为石墨烯，原子层数可以为2～10层，例如2层、5层或8层，本实施例中原子层数为2层；第二电极在本实施中由金材料制得；绝缘层在本实施中由二氧化硅制得，厚度可以为100～2000nm,例如200nm、300nm、800nm、1200nm或1600nm，本实施例中，绝缘层的厚度为300nm；第三电极在本实施中由金材料制得。

该铁电材料极化场调控二维原子晶体材料场发射的器件结构通过以下方法制备而成：

S1.在第一电极表面制作铁电材料薄膜形成第一组合体；该铁电材料薄膜由溶胶-凝胶法制备。

S2.将固体材料直接剥离在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面形成二维原子晶体材料/PDMS组合体；

将所得二维原子晶体材料/PDMS组合体中的二维原子晶体材料与步骤S1.中所得第一组合体中铁电材料相连接，使二维原子晶体材料脱离PDMS，二维原子晶体材料平铺于铁电材料表面并形成良好接触。

S3.利用镀膜和图形化工艺在步骤S2.的二维原子晶体材料边缘定位制备绝缘层。

S4.利用镀膜和图形化工艺分别在步骤S2.的二维原子晶体材料和步骤S3.的绝缘层表面制备第二电极和第三电极，第三电极的面积小于绝缘层面积。第二电极与绝缘层覆盖二维原子晶体材料的面积之和小于二维原子晶体材料的面积。

上述步骤S1.通过以下方法进行：

(1)配置前驱体溶液：将硝酸铁与硝酸铋按照1：1的物质的量的比混合并溶于乙二醇甲醚溶液，得到前驱体溶液。

(2)将步骤(1)中所得前驱体溶液陈化24h，形成稳定的胶体。

(3)旋涂溶胶成膜：利用匀胶机，将步骤(2)中所得胶体旋涂在第一电极表面，得到均匀薄膜。匀胶机转速为3000r/min，旋涂时间为30s。

(4)重复步骤(3)的涂胶流程6次，得到对应厚度的铁电材料。

(5)铁电材料薄膜退火结晶：将步骤(4)中所得的铁电材料在大气环境下快速热退火。退火温度为525℃，退火时间10min。

本实施例的器件结构工作时，第二电极接地，在第一电极施加-20V～20V，例如0V、-9V或9V的背栅电压以诱导铁电材料极化；第三电极施加正压，并作为阳极诱导二维原子晶体材料表面发射电子，同时对发射电子进行收集，第三电极所施加的电压为60～200V，例如60V、100V或200V。图2为石墨烯的电流-电场特性曲线。如图2中的曲线b所示，当第一电极的电压为0V时，石墨烯表面的发射电流为0.15nA，阳极的驱动电场为13MV/m，开启电压65V。如图2中的曲线a所示，当第一电极施加的电压为-9V，石墨烯表面的发射电流为0.15nA时，所需的阳极驱动电场降低至9MV/m，所需驱动电压降低20V。当阳极驱动电场为13MV/m时，石墨烯的发射电流为2.1nA。如图2中的曲线c所示，当第一电极施加的电压为9V，阳极电场为13MV/m时，石墨烯表面的发射电流为0.05nA。当石墨烯表面的发射电流为0.15nA时，所需阳极驱动电场提高至15MV/m，所需驱动电压提高10V。

该结果表明，本实施例的铁电材料极化场调控二维原子晶体材料场发射的器件结构，可以利用背栅电场有效地调控原子层层数为2～10层的石墨烯的表面场发射特性。

实施例2

本实施例的器件结构的制备方法与实验方法同实施例1，唯一不同的是，将铁电材料换为钛酸钡、钛酸铋钠、磷酸二氢钾、镍酸锂、镍酸钾、酒石酸钾钠或聚偏氟乙烯中的一种或多种。

实施例3

本实施例的器件结构的制备方法与实验方法同实施例1，唯一不同的是，将石墨烯替换为氧化石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、二硒化钨、二硒化钼、黑磷、硅烯、二硫化钛、碲化铋、碲化锑或氮化硼中的一种或任意几种沿表面法线方向层层堆叠后形成的异质结构。

实施例4

本实施例的器件结构的制备方法与实验方法同实施例1，唯一不同的是，将第一电极换为钼、铬、铜、金、钛、铝或镍中的一种或多种。

实施例5

本实施例的器件结构的制备方法与实验方法同实施例1，唯一不同的是，将第二电极换为铂、钼、铬、铜、钛、铝或镍中的一种或多种。

实施例6

本实施例的器件结构的制备方法与实验方法同实施例1，唯一不同的是，将绝缘层的材料换为氮化硅、氧化铝、陶瓷、云母或氧化铪中的一种或多种。

实施例7

本实施例的器件结构的制备方法与实验方法同实施例1，唯一不同的是，将第三电极换为铂、钼、铬、铜、钛、铝或镍中的一种或多种。

对比例1

本对比例的器件结构的制备方法与实验方法同实施例1，唯一不同的是，将原子层层数为2～10层的石墨烯替换为单层原子层石墨烯。图3为本对比例的器件结构得到的电流-电场特性曲线。如图3所示，在单层石墨烯的实验中，如图3中的曲线b所示，当第一电极施加的电压为0V，石墨烯表面的发射电流为0.15nA时，阳极驱动电场为13MV/m，开启电压65V；如图3中的曲线a所示，当第一电极施加的电压为-9V，阳极驱动电场为13MV/m时，石墨烯表面的发射电流为0.13nA；如图2中的曲线c所示，当第一电极施加的电压为9V，阳极驱动电场为13MV/m时，石墨烯表面的发射电流为0.08nA。将阳极驱动电场固定为13MV/m，分别在第一电极施加0V，-9V，9V的背栅电压，石墨烯表面的发射电流并无明显变化。

结果表明：铁电材料极化场调控二维原子晶体材料场发射的器件结构，背栅电场无法调控单层石墨烯场的表面场发射特性。

对比例2

本对比例的器件结构的制备方法与实验方法同实施例1，唯一不同的是，将原子层层数为2～10层的石墨烯替换为大于10层的石墨烯，本对比例中，石墨烯的层数为15层。当第一电极施加的电压为0V时，石墨烯表面的发射电流为0.15nA，阳极驱动电场为13MV/m，开启电压65V；当第一电极施加的电压为-9V，阳极驱动电场为13MV/m时，石墨烯表面的发射电流为0.14nA；当第一电极施加的电压为9V，阳极驱动电场为13MV/m时，石墨烯表面的发射电流为0.12nA。将阳极驱动电场固定为13MV/m，分别在第一电极施加0V，-9V，9V的背栅电压，石墨烯表面发射电流并无明显变化。

结果表明：铁电材料极化场调控二维原子晶体材料场发射的器件结构，背栅电场无法调控10层以上石墨烯的表面场发射特性。

对比例3

本对比例的器件结构的制备方法与实验方法同实施例1，唯一不同的是，测试位置换为石墨烯边缘位置。当第一电极施加的电压为0V时，石墨烯边缘的发射电流为0.15nA，阳极驱动电场为13MV/m，开启电压65V；当第一电极施加的电压为-9V，阳极驱动电场为13MV/m时，石墨烯边缘的发射电流为0.16nA；当第一电极施加的电压为9V，阳极驱动电场为13MV/m时，石墨烯边缘的发射电流为0.13nA。将阳极驱动电场固定为13MV/m，分别在第一电极施加0V，-9V，9V的背栅电压，石墨烯边缘位置的发射电流并无明显变化。

结果表明：铁电材料极化场调控二维原子晶体材料场发射的器件结构，背栅电场无法调控原子层层数为2～10层石墨烯边缘位置的场发射特性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁电材料极化场调控二维原子晶体场发射的器件结构，其特征在于，包括依次层叠设置的第一电极、铁电材料、二维原子晶体材料、绝缘层和第三电极，以及与所述绝缘层并排设置在所述二维原子晶体材料一侧的第二电极；所述第二电极与绝缘层覆盖所述二维原子晶体材料的面积之和小于所述二维原子晶体材料的面积；

所述铁电材料与二维原子晶体材料之间仅存在范德华力；所述二维原子晶体材料的原子层层数为2～10层。

2.根据权利要求1所述的器件结构，其特征在于，所述铁电材料为铁酸铋、钛酸钡、钛酸铋钠、磷酸二氢钾、镍酸锂、镍酸钾、酒石酸钾钠或聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1或2所述的器件结构，其特征在于，所述铁电材料的厚度为50～3000nm。

4.根据权利要求1所述的器件结构，其特征在于，所述二维原子晶体材料为石墨烯、氧化石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、二硒化钨、二硒化钼、黑磷、硅烯、二硫化钛、碲化铋、碲化锑或氮化硼中的一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的器件结构，其特征在于，所述绝缘层为二氧化硅、氮化硅、氧化铝、陶瓷、云母或氧化铪中的一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1或5所述的器件结构，其特征在于，所述绝缘层的厚度为100～2000nm。

7.权利要求1～6任一项所述器件结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.准备第一电极，在所述第一电极上制备铁电材料；

S2.制备二维原子晶体材料，然后使所述二维原子晶体材料平铺在步骤S1.的铁电材料表面；

S3.在步骤S2.的二维原子晶体材料上制备绝缘层；

S4.分别在步骤S2.的二维原子晶体材料和步骤S3.的绝缘层上制备第二电极和第三电极。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S2.具体操作为，制备二维原子晶体材料，将所述二维原子晶体材料直接剥离至聚二甲基硅氧烷表面形成二维原子晶体材料/PDMS组合体；将所述二维原子晶体材料/PDMS组合体中的二维原子晶体材料与所述铁电材料表面相连接，使所述二维原子晶体材料脱离聚二甲基硅氧烷表面并平铺在步骤S1.的铁电材料表面。

9.权利要求1～6任一项所述器件结构在调控二维原子晶体材料场发射中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，分别在所述第一电极和第二电极施加电压，所述第一电极与第二电极之间存在电压差；在所述第三电极施加正电压，所述第三电极的电压高于所述第二电极的电压；

调节所述第一电极与第二电极之间的电压差，从而调控二维原子晶体材料场发射。