Эффект Шоттки

Эффект Шоттки или Термоэлектронная эмиссия с усилением поля - это явление в физике конденсированных сред, названное в честь Уолтера Х. Шоттки. В устройствах электронной эмиссии, особенно электронных пушках, термоэлектронный эмиттер будет иметь отрицательное смещение относительно окружающей среды. Это создает электрическое поле величиной F на поверхности эмиттера. В отсутствие поля поверхностный барьер, видимый выходящим из уровня Ферми электроном, имеет высоту W, равную локальной работе выхода. Электрическое поле снижает поверхностный барьер на величину ΔW и увеличивает ток эмиссии. Его можно смоделировать простой модификацией уравнения Ричардсона, заменой W на (W - ΔW). Это дает уравнение

$J\; (F,\; T,\; W)\; =\; AGT\; 2\; e\; -\; (W\; -\; \Delta \; W)\; k\; T\; \{\backslash \; displaystyle\; J\; (F,\; T,\; W)\; =\; A\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{G\}\}\; T\; ^\; \{2\}\; е\; ^\; \{-\; (W-\; \backslash \; Delta\; W)\; \backslash \; над\; kT\}\}$

$\Delta \; W\; =\; qe\; 3\; F\; 4\; \pi \; ϵ\; 0,\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; Delta\; W\; =\; \{\backslash \; sqrt\; \{\{q\_\; \{e\}\}\; ^\; \{3\}\; F\; \backslash \; over\; 4\; \backslash \; pi\; \backslash \; epsilon\; \_\; \{0\}\}\},\}$

где J - плотность тока излучения , T - температура металла, W - работа выхода металла, k - постоянная Больцмана, q e - Элементарный заряд, ε 0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, а A G - это произведение универсальной постоянной A 0, умноженной на поправочный коэффициент для материала λ R что обычно порядка 0,5.

Электронная эмиссия, которая имеет место в полевом и температурном режиме, к которому применяется это модифицированное уравнение, часто называется эмиссией Шоттки . Это уравнение относительно точно для напряженности электрического поля ниже примерно 10 В · м. Для напряженности электрического поля выше 10 В · м так называемое туннелирование Фаулера-Нордхейма (FN) начинает вносить значительный ток эмиссии. В этом режиме комбинированные эффекты усиленной полем термоэлектронной и автоэлектронной эмиссии могут быть смоделированы уравнением Мерфи-Гуда для термополевой (T-F) эмиссии. В еще более высоких полях туннелирование FN становится доминирующим механизмом эмиссии электронов, и эмиттер работает в так называемом режиме «холодной полевой эмиссии электронов (CFE)».

Термоэлектронная эмиссия также может быть усилена взаимодействием с другими формами возбуждения, такими как свет. Например, возбужденные пары Cs в термоэлектронных преобразователях образуют кластеры ридберговского вещества Cs- , что приводит к уменьшению 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.