Вальтер Х. Шоттки | |
---|---|
Родился | 23 июля 1886 г. (1886- 07-23). Цюрих, Швейцария |
Умер | 4 марта 1976 (1976-03-05) (89 лет). Претцфельд, Западная Германия |
Национальность | Немец |
Alma mater | Берлинский университет |
Известен | эффектом Шоттки. барьером Шоттки. дефектом Шоттки. аномалией Шоттки. Вакуумная трубка с сетчатым экраном. Ленточный микрофон. Ленточный громкоговоритель. Теория автоэлектронной эмиссии. Дробовой шум |
Награды | Медаль Хьюза (1936). Вернер фон Сименс Ринг (1964) |
Научная карьера | |
Области | Физик |
Учреждения | Йенский университет. Вюрцбургский университет. Ростокский университет. Сименс Исследовательские лаборатории |
Диссертация | Zur relativtheoretischen Energetik und Dynamik (1912) |
Докторант | Макс Планк . Генрих Рубенс |
Известные студенты | Вернер Хартманн |
Вальтер Ганс Ш Оттки (23 июля 1886 - 4 марта 1976), немецкий физик, сыгравший важную раннюю роль в развитии теории явлений электронной и ионной эмиссии, изобрел вакуумную трубку screen-grid в 1915 году, работая в Siemens, вместе с доктором Эрвином Герлахом в 1924 году изобрел ленточный микрофон и ленточный громкоговоритель вклад в области полупроводниковых приборов, технической физики и технологий.
Отцом Шоттки был математик Фридрих Герман Шоттки (1851–1851 гг. 1935 г.). У Шоттки была сестра и брат. Его отец был назначен профессором математики в Цюрихском университете в 1882 году, а Шоттки родился четыре года спустя. Затем семья вернулась в Германию в 1892 году, где его отец устроился на прием в Марбургский университет.
Шоттки окончил гимназию Штеглица в Берлине в 1904 году.>BS степень по физике в Берлинском университете в 1908 году, и он получил докторскую степень по физике в Берлинском университете имени Гумбольдта в 1912 году, обучаясь у Макса Планка и Генриха Рубенса, защитив диссертацию на тему: Zur relativtheoretischen Energetik und Dynamik.
Докторантский период Шоттки прошел в Йенском университете (1912–14). Затем он читал лекции в Вюрцбургском университете (1919–23). Он стал профессором теоретической физики в Ростокском университете (1923–27). В течение двух значительных периодов времени Шоттки работал в исследовательских лабораториях Сименса (1914–19 и 1927–58).
В 1924 году Шоттки вместе с Эрвином Герлахом изобрел ленточный микрофон . Идея заключалась в том, что очень тонкая лента, подвешенная в магнитном поле, могла генерировать электрические сигналы. Это привело к изобретению ленточного громкоговорителя с использованием его в обратном порядке, но это было непрактично, пока в конце 1930-х годов не стали доступны постоянные магниты с высоким магнитным потоком.
Возможно, в ретроспективе наиболее важным научным достижением Шоттки было создание (в 1914 году) известной классической формулы, которая теперь записывается как
Это вычисляет энергию взаимодействия между точечным зарядом q и плоской металлической поверхностью, когда заряд находится на расстоянии x от поверхности. Из-за способа получения это взаимодействие называется «потенциальной энергией изображения» (image PE). Шоттки основывал свою работу на более ранней работе лорда Кельвина, относящейся к изображению PE для сферы. Изображение Шоттки PE стал стандартным компонентом в простых моделях барьера движения M (x), который испытывает электрон при приближении к поверхности металла или к границе раздела металл - полупроводник изнутри. (Это M (x) - величина, которая появляется, когда одномерное, одночастичное уравнение Шредингера записывается в форме
Здесь - это постоянная Планка, деленная на 2π, а m - это масса электрона.)
Изображение PE обычно объединяют с терминами, относящимися к приложенному электрическому полю F и высоте h (в отсутствие какого-либо поля) барьера. Это приводит к следующему выражению для зависимости энергии барьера от расстояния x, измеренного от «электрической поверхности» металла до вакуума или полупроводника :
Здесь e - элементарный положительный заряд, ε 0 - электрическая постоянная и ε r - относительная диэлектрическая проницаемость второй среды ( = 1 для вакуума ). В случае перехода металл – полупроводник это называется барьером Шоттки ; в случае границы раздела металл-вакуум его иногда называют барьером Шоттки – Нордхейма. Во многих случаях h следует принимать равным локальной работе выхода φ.
Этот барьер Шоттки – Нордхейма (барьер SN) сыграл важную роль в теориях термоэлектронной эмиссии и автоэлектронной эмиссии. Приложение поля вызывает снижение барьера и, таким образом, увеличивает ток эмиссии в термоэлектронной эмиссии. Это называется «эффектом Шоттки », а результирующий режим излучения называется «излучением Шоттки ».
В 1923 году Шоттки предположил (ошибочно), что экспериментальное явление, которое тогда называлось автоэлектронной эмиссией, а теперь называемое автоэлектронной эмиссией, возникает, когда барьер опускается до нуля. Фактически, этот эффект обусловлен волново-механическим туннелированием, как показали Фаулер и Нордхейм в 1928 году. Но барьер SN теперь стал стандартной моделью для туннельного барьера.
Позже, в контексте полупроводниковых устройств, было высказано предположение, что аналогичный барьер должен существовать на стыке металла и полупроводника. Такие барьеры теперь широко известны как барьеры Шоттки, и к переносу электронов через них применяются соображения, которые аналогичны более старым соображениям о том, как электроны испускаются из металла в вакуум. (В принципе, существует несколько режимов излучения для разных комбинаций поля и температуры. Различные режимы управляются разными приблизительными формулами.)
Когда исследуется поведение таких интерфейсов в целом, обнаруживается, что они могут действовать (асимметрично) как особая форма электронного диода, теперь называемого диодом Шоттки. В этом контексте переход металл-полупроводник известен как «(выпрямляющий) контакт Шоттки» ».
Вклад Шоттки в науку о поверхности / эмиссионную электронику и в теорию полупроводниковых устройств теперь составляет значительную и всеобъемлющую часть фона для этих предметов. Можно было бы возразить, что - возможно, потому что они относятся к области технической физики - они не так широко признаны, как следовало бы.
В 1936 г. он был награжден медалью Хьюза Королевского общества за открытие эффекта Шрота (спонтанные изменения тока в высоковакуумных газоразрядных трубках, названные им «эффектом Шрота», буквально «эффектом малой дроби») в термоэлектронной эмиссии и его изобретении экранно-сеточного тетрода и супергетеродинный метод приема беспроводных сигналов.
В 1964 году он получил Ринг Вернера фон Сименса за его новаторскую работу по физическому пониманию многих явлений, которые привели к появлению многих важных технических устройств, в том числе ламповых усилителей и полупроводники.
Изобретение супергетеродина обычно приписывают Эдвину Армстронгу. Однако Шоттки опубликовал статью в Proceedings of the IEEE, которая может указывать на то, что он изобрел и запатентовал нечто подобное в Германии в 1918 году. Француз Люсьен Леви подал иск раньше, чем любой другой. Армстронг или Шоттки, и в конечном итоге его патент был признан в США и Германии.
Институт Уолтера Шоттки (Германия) был назван в его честь. Премия Уолтера Х. Шоттки названа в его честь.