Значение ШОТКИ ЭФФЕКТ в Большой советской энциклопедии, БСЭ

ШОТКИ ЭФФЕКТ

эффект, уменьшение работы выхода электронов из твёрдых тел под действием внешнего ускоряющего их электрического поля. Ш. э. проявляется в росте тока насыщения термоэлектронной эмиссии , в уменьшении энергии поверхностной ионизации (см. Ионная эмиссия ) и в сдвиге порога фотоэлектронной эмиссии в сторону больших длин волн l Ш. э. возникает в полях Е , достаточных для рассасывания пространств. заряда у поверхности эмиттера ( Е ~ 10 -100 в × см -1), и существен до полей Е ~ 106 в . см -1. При Е > 107 в × см -1начинает преобладать просачивание электронов сквозь потенциальный барьер на границе тела ( туннельная эмиссия ) .

Классическая теория Ш. э. для металлов создана немецким учёным В. Шотки (1914). Из-за большой электропроводности металла силовые линии электрического поля перпендикулярны его поверхности. Поэтому электрон с зарядом - е , находящийся на расстоянии х > а ( а - межатомное расстояние) от поверхности, взаимодействует с ней так, как если бы он индуцировал в металле на глубине х своё 'электрическое изображение', т. е. заряд + е. Сила их притяжения:

(1)

(eo - диэлектрическая проницаемость вакуума), потенциал этой силы (j э. и. - е /16peо х. Внешнее электрическое поле уменьшает j э. и. на величину Е . х (см. рис. ); на границе металл - вакуум появляется потенциальный барьер с вершиной при х х м . При E £5.106 в. см -1 x m ³ 8Å. Уменьшение работы выхода F за счёт действия поля равно: , например при Е 105 в . см -1 DF 0,12 эв и х м60 Å. В результате Ш. э. j экспоненциально возрастает от j o до , где к - Больцмана постоянная , а частотный порог фотоэмиссии сдвигается на величину:

. (2)

В случае, когда эмиттирующая поверхность неоднородна и на ней имеются 'пятна' с различной работой выхода, над её поверхностью возникает электрическое поле 'пятен'. Это поле тормозит электроны, вылетающие из участков катода с меньшей, чем у соседних, работой выхода. Внешнее электрическое поле складывается с полем пятен и, возрастая, устраняет тормозящее действие последнего. Вследствие этого эмиссионный ток из неоднородного эмиттера растет при увеличении E быстрее, чем в случае однородного эмиттера (аномальный Ш. э.).

Влияние электрического поля на эмиссию электронов из полупроводников белее сложно. Электрическое поле проникает в них на большую глубину (от сотен до десятков тысяч атомных слоев). Поэтому заряд, индуцированный эмиттированным электроном, расположен не на поверхности, а в слое толщиной порядка радиуса экранирования r э. Для х > r эсправедлива формула (1), но для полей Е во много раз меньших, чем у металлов ( Е~ 102 - 104 в/см ) . Кроме того, внешнее электрическое поле, проникая в полупроводник, вызывает в нём перераспределение зарядов, что приводит к дополнительному уменьшению работы выхода. Обычно, однако, на поверхности полупроводников имеются поверхностные электронные состояния. При достаточной их плотности (~1013 см -2) находящиеся в них электроны экранируют внешнее поле. В этом случае (если заполнение и опустошение поверхностных состояний под действием поля вылетающего электрона происходит достаточно быстро) Ш. э. такой же, как и в металлах. Ш. э. имеет место и при протекании тока через контакт металл - полупроводник (см. Шотки барьер , Шотки диод ) .

Лит.: Schottky W., 'Physikalische Zeitschrift', 1914, Bd 15, S. 872; Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Ненакаливаемые катоды, М., 1974.

Т. М. Лифшиц.

Большая советская энциклопедия, БСЭ.