Creșterea curentului de saturație a electronilor dintr-un solid sub acțiunea unui câmp electric extern datorită scăderii funcției de lucru a unui electron dintr-un solid
Efectul este creșterea curentului de saturație a electronilor de la un corp solid (catod) sub acțiunea unui câmp electric accelerator extern datorită unei scăderi a funcției de lucru a unui electron dintr-un solid.
Efectul Schottky se manifestă prin creșterea curentului de emisie termionică în regimul de saturație, prin scăderea energiei de ionizare de suprafață și prin deplasarea pragului de emisie fotoelectron la lungimi de undă mai mari.
Efectul Schottky apare în câmpurile electrice E. suficient de mari pentru a disipa încărcarea spațială la suprafața emițătorului (E
10 - 100 V · cm -1) și este esențială pentru câmpurile E
10 6 V · cm-1. după care începe să predomine penetrarea electronilor prin bariera potențială formată la limita corpului (emisia de câmp). Pentru a explica efectul Schottky este suficient să se ia în considerare forțele care acționează asupra electronului lângă suprafața metalului, începând cu distanțele x> a (a este distanța interatomică), când se poate rezuma din structura atomică a suprafeței.
Datorită conductivității electrice superioare a metalului, suprafața sa este echilibrată, liniile de forță ale câmpului electric sunt perpendiculare pe acesta. Prin urmare, un electron cu o sarcină - e, situat la o distanță x față de suprafață, interacționează cu el ca și cum ar fi indus "imaginea sa electrică" în metal la o adâncime de x. taxa + e.
Puterea atracției lor:
F = e 2/16 p · e 0 · x 2,
unde e 0 este constanta electrica.
Energia unui electron în câmpul acestei forțe:
Ф n = - e 2/16 p · e 0 · x. (1)
Câmpul electric extern E reduce această energie cu o valoare eEx. Cursul energiei potențiale a unui electron în apropierea suprafeței ia forma:
Φ = (- e 2/16 p · e 0 · x - eEx), (2)
iar pragul potențial la limita metalului se transformă într-o barieră potențială cu un vârf la
x = x m = (e / 16 p · e 0 · E) 1/2.
Pentru E Ј 5 · 10 6 V · cm -1 x m ♦ 8 A (a
Cursul energiei potențiale a unui electron în apropierea limitei de vid metalic în absența unui câmp extern
D Ф - reducerea barierului potențial sub acțiunea câmpului;
x este distanța față de suprafața metalului;
e F este energia Fermi a metalului (hatching-ul arată stările electronice pline în metal);
0 este funcția de lucru a metalului în absența unui câmp extern;
x m este distanța de la vârful barierului potențial la suprafața metalică în prezența unui câmp extern.
Scăderea funcției de lucru datorată acțiunii câmpului electric este următoarea:
D Φ = e (e · E / 4 p · e 0) 1/2.
Ca urmare a efectului Schottky, curentul termionic j în regimul de saturație crește în conformitate cu legea:
j = j 0 · exp (e 3 · E / 4 p · e 0 · k 2 · T 2) 1/2,
iar pragul de frecvență al fotoemisiei w 0 este deplasat cu valoarea D (w 0) = D Φ.
În cazul în care suprafața emițătoare este neomogenă și există "pete" pe ea cu plecarea diferitelor lucrări, un câmp electric de pete apare deasupra suprafeței sale. Acest câmp inhibă electronii care apar din regiunile catodice cu o funcție de lucru mai mică decât cele vecine. Câmpul electric extern este adăugat pe câmpul de pete și, în creștere, elimină efectul de frânare al acestuia din urmă. Drept urmare, curentul de emisie de la emițătorul neuniform crește cu creșterea E mai rapid decât în cazul unui emițător omogen (un efect Schottky anormal).
Influența câmpului electric asupra emisiei de electroni de la semiconductori este mult mai complicată. Câmpul electric pătrunde în ele într-o profunzime mare (de la sute la zeci de mii de straturi atomice). Prin urmare, sarcina indusă de electronul emis nu este localizată pe suprafață, ci într-o grosime a stratului de ordinul razei de ecranare Debye r e.
Pentru x> r e, formula (1) este aplicabilă, dar numai pentru câmpurile de mai multe ori mai mici decât pentru metale (E Ј 10 2 -10 4 V · cm -1). În plus, câmpul, care pătrunde în semiconductor, determină o redistribuire a încărcărilor, ceea ce duce la o scădere suplimentară a funcției de lucru. De obicei, totuși, există suprafețe electronice de suprafață pe suprafața semiconductorului. Cu densitate suficientă (
10 13 cm -2), electronii din ele afișează câmpul extern.
În acest caz, dacă umplerea și golirea stărilor de suprafață sub acțiunea câmpului electronului emis are loc destul de repede, efectul Schottky este același ca și în metale. Efectul Schottky este de asemenea luat în considerare atunci când un curent curge printr-un contact metalic-semiconductor. Efectul este realizat sub forma unei așa-numite barieră Schottky, o barieră potențială formată în stratul de contact al unui semiconductor care se învecinează cu metalul.
Efectul Schottky este folosit pentru a studia proprietățile electronice ale suprafețelor solide.
Trimiteți-le prietenilor: