Эффект Шоттки

Не путать с дефектом 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

$J(F,T,W)=A_{\mathrm {G} }T^{2}e^{-(W-\Delta W) \over kT}$

$\Delta W={\sqrt {{q_{e}}^{3}F \over 4\pi \epsilon _{0}}},$

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.

Источник электронов с эмиттером Шоттки электронного микроскопа

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. 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. 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.