Физические основы микроэлектроники. Попов В.Ф. - 46 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

валентный электрон связан с ядром значительно слабее, чем валентные электроны в вольфраме. Поэтому при адсорбции
атомы цезия отдают вольфраму свои валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы.
а) б)
Рис. 38 Образование двойного электрического слоя при
нанесении пленки цезия на поверхность вольфрама ( а ) и при
абсорбции атомов кислорода на поверхность вольфрама ( б )
Между этими ионами и их электрическим изображением в вольфраме возникает сила притяжения, удерживающая ионы
на поверхности вольфрама. При покрытии вольфрама одноатомным слоем цезия возникает двойной электрический слой,
внешняя сторона которого заряжена положительно. Поле двойного слоя помогает выходу электрона из вольфрама, поэтому в
присутствии слоя цезия работа выхода электронов из вольфрама уменьшается с 4,52 до 1,36 эВ. Подобно цезию действуют
одноатомные слои других электроположительных металлов – бария, церия, тория и т.д.
Уменьшение работы выхода под влиянием адсорбции электроположительных металлов находит широкое практическое
применение при изготовлении катодов электронных ламп, фотокатодов и т.п.
Совершенно иначе действует, например, кислород, адсорбированный поверхностью металла. Связь валентных
электронов в атоме кислорода значительно сильнее, чем в металлах. Поэтому при адсорбции атом кислорода не отдает, а,
наоборот, получает от металла два электрона, превращаясь в отрицательно заряженный ион. В результате этого внешняя
сторона двойного электрического заряда оказывается заряженной отрицательно (рис. 38, б), вследствие чего электрическое
поле тормозит выход электронов из металла, и работа выхода увеличивается.
10.3 Термоэлектронная эмиссия
На рис. 39 показана энергетическая схема вольфрама и кривая распределения электронов по энергиям при Т = 0
(непрерывная линия) и при высокой температуре (штриховая линия). Из рис. 39 видно, что при повышении температуры
"хвост" кривой распределения заходит за нулевой уровень потенциальной ямы, что свидетельствует о появлении некоторого
числа электронов, обладающих кинетической энергией, превышающей высоту потенциального барьера.
Такие электроны способны выходить из металла ("испаряться"). Поэтому нагретый металл испускает электроны. Это
явление получило название термоэлектронной эмиссии. В заметной степени оно наблюдается лишь при высокой
температуре, когда число термически возбужденных электронов, способных выйти из металла, оказывается достаточно
большим.
Поместив вблизи нагретого металла проводник и создав между ним и металлом поле, отсасывающее электроны, можно
получить термоэлектронный ток. Подсчитаем плотность этого тока, предполагая, что все эмитированные электроны по
внешней цепи возвращаются к поверхности, так что электрод, испускающий электроны, остается в целом
электронейтральным.
Рис. 39 Энергетическая схема вольфрама и кривые
распределения электронов по энергиям n( E ) при T = 0
( непрерывная кривая) и при высокой температуре
( штриховая кривая)
Число электронов в единице объема металла, составляющие импульса которых лежат в интервале от
x
p до
x
p +
x
dp , от
y
p
до
y
p
+
y
dp
, от
z
p до
z
p +
z
dp , равно
1
1
2
3
+µ−
=
]/)exp[(
),,(
kTE
h
dpdpdp
dpdpdppppn
zyx
zyxzyx
, (10.4)

Страницы