Эффект Шоттки

Эффект Шоттки или усиленная полем термоэлектронная эмиссия — явление в физике конденсированного состояния, названное в честь Уолтера Х. Шоттки . В устройствах электронной эмиссии, особенно в электронных пушках , термоэлектронный эмиттер электронов будет смещен отрицательно по отношению к окружающей среде. создается электрическое поле величиной F. При этом на поверхности эмиттера Без поля поверхностный барьер, видимый убегающим электроном с уровня Ферми, имеет высоту W, равную локальной работе выхода. Электрическое поле снижает поверхностный барьер на величину Δ W и увеличивает ток эмиссии. Его можно смоделировать простой модификацией уравнения Ричардсона , заменив W на ( W − Δ W ). Это дает уравнение [1] [2]
где J эмиссии — плотность тока , T — температура металла, W — работа выхода металла, k — постоянная Больцмана , q e — элементарный заряд , ε 0 — диэлектрическая проницаемость вакуума , а A G — произведение универсальной константы A 0, зависящий от материала умноженной на поправочный коэффициент λ R, , который обычно имеет порядок 0,5.

Эмиссия электронов, которая происходит в режиме поля и температуры, к которому применяется это модифицированное уравнение, часто называется эмиссией Шоттки . Это уравнение относительно точное для напряженностей электрического поля ниже примерно 10 8 V m −1 . Для напряженности электрического поля выше 10 8 V m −1 , так называемое туннелирование Фаулера-Нордгейма (ФН) начинает вносить значительный вклад в ток эмиссии. В этом режиме комбинированные эффекты усиленной полем термоэлектроники и автоэмиссии можно смоделировать с помощью уравнения Мерфи – Гуда для термополевой (ТФ) эмиссии. [3] В еще более высоких полях туннелирование ФН становится доминирующим механизмом эмиссии электронов, и эмиттер работает в так называемом режиме «электронной эмиссии в холодном поле (CFE)» .
Термоэлектронная эмиссия также может быть усилена за счет взаимодействия с другими формами возбуждения, такими как свет. [4] Например, возбужденные пары Cs в термоэмиссионных преобразователях образуют кластеры Cs- ридберговского вещества , что приводит к уменьшению эмиссионной работы выхода коллектора с 1,5 эВ до 1,0–0,7 эВ. Из-за долгоживущей природы ридберговского вещества эта низкая работа выхода остается низкой, что существенно увеличивает эффективность низкотемпературного преобразователя. [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кизироглу, Мэн; Ли, Х.; Жуков А.А.; Де Гроот, PAJ; Де Гроот, Швейцария (2008). «Термионная автоэлектронная эмиссия на электроосажденных барьерах Шоттки Ni-Si» (PDF) . Твердотельная электроника . 52 (7): 1032–1038. Бибкод : 2008SSEle..52.1032K . дои : 10.1016/j.sse.2008.03.002 .
- ^ Орлов, Дж. (2008). «Эмиссия Шоттки» . Справочник по оптике заряженных частиц (2-е изд.). ЦРК Пресс . стр. 5–6. ISBN 978-1-4200-4554-3 .
- ^ Мерфи, Эл.; Хорошо, Г.Х. (1956). «Термионная эмиссия, автоэмиссия и переходная область». Физический обзор . 102 (6): 1464–1473. Бибкод : 1956PhRv..102.1464M . дои : 10.1103/PhysRev.102.1464 .
- ^ Мальшуков, А.Г.; Чао, штат Калифорния (2001). «Оптотермионное охлаждение в полупроводниковых гетероструктурах». Письма о физических отзывах . 86 (24): 5570–5573. Бибкод : 2001PhRvL..86.5570M . doi : 10.1103/PhysRevLett.86.5570 . ПМИД 11415303 .
- ^ Свенссон, Р.; Холмлид, Л. (1992). «Поверхности с очень низкой работой выхода из конденсированных возбужденных состояний: ридберовское вещество цезия». Поверхностная наука . 269/270: 695–699. Бибкод : 1992SurSc.269..695S . дои : 10.1016/0039-6028(92)91335-9 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]