Квантовая теория эмиссии электронов из структуры "металл-диэлектрик" в сильных электрических полях
Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), 17-08-01282
Берил С.И.1, Баренгольц С.А.
2,3, Баренгольц Ю.А.1, Старчук А.С.1
1Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко, Тирасполь, Молдова
2Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
3Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Москва, Россия
Email: rektor@spsu.ru, sabarengolts@mail.ru, star-alex@idknet.com
Поступила в редакцию: 25 декабря 2018 г.
В окончательной редакции: 4 ноября 2019 г.
Принята к печати: 13 января 2020 г.
Выставление онлайн: 24 марта 2020 г.
Выведена обобщенная формула для тока электронной эмиссии как функции температуры, поля и работы выхода электрона в системе "металл-диэлектрик" с учетом квантового характера сил изображения. Для свободных электронов использовано распределение Ферми-Дирака и квантовый потенциал изображения, полученный методами электронной поляронной теории. В пределе классического потенциала сил изображения получены хорошо известные формулы Ричардсона-Шоттки - для термоэлектронной эмиссии и Фаулера-Нордгейма - для автоэлектронной эмиссии. Показано, что при высоких температурах и электрических полях E≥10 MV/cm поляронный вклад растет с ростом поля и снижается с ростом температуры. Уменьшение эмиссионного тока связано с увеличением эффективной работы выхода электрона, обусловленным электронным поляронным эффектом. Для тока термо- и автоэлектронной эмиссии получены удобные для теоретических оценок экстраполяционные формулы. Ключевые слова: термоэлектронная эмиссия, автоэлектронная эмиссии, электронный полярон, квантовый потенциал изображения.
- Mesyats G.A., Proskurovsky D.I. Pulsed Electrical Discharge in Vacuum. Berlin: Springer, 1989. 293 p
- High voltage vacuum insulation: Basic concepts and technological practice / Ed. by R.V. Latham. London: Academic Press, 1995. 594 p
- Cox B.M., Williams W.T. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1977. Vol. 10. N 3. L5-L10
- Месяц Г.А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга. М.: Наука, 2000. [ Mesyats G.A. Cathode Phenomena in a Vacuum Discharge: The Breakdown, the Spark, and the Arc. M.: Nauka, 2000.]
- Anders A. Cathodic Arcs: From Fractal Spots to Energetic Condensation. NY.: Springer, 2008. 540 p
- A 3 TeV e+e- Linear Collider Based on CLIC Technology : the CLIC study team / Ed. by G. Guignard. Geneva, 2000. 76 p. (CERN Report; 2000-008)
- Wuensch W. Tech. Rep. // CERN-OPEN-2014-028. CLIC-Note-1025. CERN, Geneva, May 2013
- Barengolts S.A., Mesyats V.G., Oreshkin V.I., Oreshkin E.V., Khishchenko K.V., Uimanov I.V., Tsventoukh M.M. // Phys. Rev. Accelerat. Beams. 2018. Vol. 21. N 6. P. 061004
- Korolev Yu.D., Mesyats G.A. Physics of Pulsed Breakdown in gases. Yekaterinburg: URO-press, 1998. 274 p
- Toyozawa Y. // Progr. Theor. Phys. 1954. Vol. 12. N 3. P. 421-436
- Hermanson J. // Phys. Rev. 1972. Vol. 6. N 6. P. 2427-2432
- Hermanson J., in: Elementary Excitations in Solids, Molecules, and Atom. Part B. Springer, 1974. P. 199-211
- Берил С.И., Покатилов Е.П. // ФТП. 1978. Т. 2. C. 2030-2033. [ Beril S.I., Pokatilov E.P. // Semiconductors. 1978. Vol. 12. P. 1207-1208.]
- Покатилов Е.П., Берил С.И., Фомин В.М. // Поверхность (Физика, химия, механика). 1988. Т. 5. С. 5-12
- Pokatilov E.P., Beril S.I., Fomin V.M. // Phys. Stat. Sol. B. 1988. Vol. 147. P. 163-172
- Beril S.I., Pokatilov E.P., Goryachkovskii E.P., Semenovskaya N.N. // Phys. Stat. Sol. B. 1993. Vol. 176. P. 347-353
- Покатилов Е.П., Берил С.И., Фомин В.М. Колебательные возбуждения, поляроны и экситоны в многослойных системах и сверхрешетках. Кишинев: Штиинца, 1990. С. 155-156
- Murphy E.I., Good А.Н. // Phys. Rev. 1956. Vol. 162. P. 1464-1473
- Barengolts Y.A., Beril S.I. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2014. Vol. 42. P. 3109-3112
- Barengolts Y.A., Beril S.I. // Proc. 3rd Int. Conf. on Nanotechnologies and Biomedical Engineering. 2016. Vol. 55. P. 230-233
- Reich K.V., Eidelman E.D. // Euro Phys. Lett. 2009. Vol. 85. P. 47007
- Эдельман В.С. // УФН. 1980. Т. 130. Вып. 4. С. 675-704. [ Edel'man V.S. // Soviet Phys. Uspekhi. 1980. Vol. 23. N 4. P. 227-244. DOI: 10.1070/PU1980v023n04ABEH004711
- Шикин В.Б., Монарха Ю.П. // ФНТ. 1975. Т. 1. N 8. С. 957-983
- Modinos A. Field, Thermionic, and Secondary Electron Emission Spectroscopy. NY.: Plenum Press, 1984. 320 p
- Harstein A., Weinberg Z.A. // Phys. Rev. 1979. Vol. 20. N 4. P. 1335-1338
- Harstein A., Weinberg Z.A. // J. Phys. C. Solid State Phys. 1978. Vol. 11. N 11. L469-L473
- Шредник В.Н. В кн.: Ненакаливаемые катоды. М.: Сов. радио, 1974. С. 166-169
- Попов Е.О., Колосько А.Г., Чумак М.А., Филиппов С.В. // ЖТФ. 2019. Т. 89. Вып. 10. С. 1615-1625
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.
