Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Шотки эффект

Шотки эффект (далее Ш) уменьшение работы выхода электронов из твердых тел под действием внешнего ускоряющего их электрического поля. Ш проявляется в росте тока насыщения термоэлектронной эмиссии, в уменьшении энергии поверхностной ионизации (см. Ионная эмиссия) и в сдвиге порога фотоэлектронной эмиссии в сторону больших длин волн l Ш возникает в полях Е, достаточных для рассасывания пространств. заряда у поверхности эмиттера (Е ~ 10 —100 в×см¾1), и существен до полей Е ~ 106 в. см¾1. При Е > 107 в×см¾1 начинает преобладать просачивание электронов сквозь потенциальный барьер на границе тела (туннельная эмиссия).

  Классическая теория Ш для металлов создана немецким ученым В. Шотки (1914). Из-за большой электропроводности металла силовые линии электрического поля перпендикулярны его поверхности. Поэтому электрон с зарядом —е, находящийся на расстоянии х > а (а — межатомное расстояние) от поверхности, взаимодействует с ней так, как если бы он индуцировал в металле на глубине х свое "электрическое изображение", т. е. заряд +е. Сила их притяжения:

   (1)

  (eoдиэлектрическая проницаемость вакуума), потенциал этой силы (j э. и. = —е/16peох. Внешнее электрическое поле уменьшает j э. и. на величину Е. х (см. рис.); на границе металл — вакуум появляется потенциальный барьер с вершиной при х = хм =. При E £  5.106в. см¾1 xm  ³ 8Å. Уменьшение работы выхода за счет действия поля равно: , например при Е = 105в. см¾1 DF = 0,12 эв и хм=60 Å. В результате Ш j экспоненциально возрастает от jo до , где к Больцмана постоянная, а частотный порог фотоэмиссии  сдвигается на величину:

. (2)

  В случае, когда эмиттирующая поверхность неоднородна и на ней имеются "пятна" с различной работой выхода, над ее поверхностью возникает электрическое поле "пятен". Это поле тормозит электроны, вылетающие из участков катода с меньшей, чем у соседних, работой выхода. Внешнее электрическое поле складывается с полем пятен и, возрастая, устраняет тормозящее действие последнего. Вследствие этого эмиссионный ток из неоднородного эмиттера растет при увеличении E быстрее, чем в случае однородного эмиттера (аномальный Ш).

  Влияние электрического поля на эмиссию электронов из полупроводников белее сложно. Электрическое поле проникает в них на большую глубину (от сотен до десятков тысяч слоев). Поэтому заряд, индуцированный эмиттированным электроном, расположен не на поверхности, а в слое толщиной порядка радиуса экранирования rэ. Для х > rэ справедлива формула (1), но для полей Е во много раз меньших, чем у металлов (Е~102104 в/см). Кроме того, внешнее электрическое поле, проникая в полупроводник, вызывает в нем перераспределение зарядов, что приводит к дополнительному уменьшению работы выхода. Обычно, однако, на поверхности полупроводников имеются поверхностные электронные состояния. При достаточной их плотности (~1013 см¾2) находящиеся в них электроны экранируют внешнее поле. В этом случае (если заполнение и опустошение поверхностных состояний под действием поля вылетающего электрона происходит достаточно быстро) Ш такой же, как и в металлах. Ш имеет место и при протекании тока через контакт металл — полупроводник (см. Шотки барьер, Шотки диод).

 

  Лит.: Schottky ., "Physikalische Zeitschrift", 1914, Bd 15, . 872; Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Ненакаливаемые катоды, М., 1974.

  Т. М. Лифшиц.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 05.12.2022 09:59:17