Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
электронного потока — возникает взрывная электронная эмиссия. Монографии и обзоры по эмиссионной электронике и различным видам эмиттеров приведены в [1—4, 7, 12, 14—17, 27—30, 34].
25.2. РАБОТА ВЫХОДА
Важнейшей эмиссионной характеристикой твердых тел является работа выхода etp (е — заряд электрона, Ф — потенциал), равная минимальной энергии, которая необходима для перемещения электрона с поверхности Ферми в теле в вакуум, в точку пространства, где напряженность электрического поля практически равна нулю [1]. Если отсчитывать потенциал от уровня, соответствующего покоящемуся электрону в вакууме, то (р— потенциал внутри кристалла, отвечающий уровню Ферми. Согласно современным представлениям в поверхностный потенциальный барьер, при преодолении которого и совершается работа выхода, основной вклад вносят обменные и корреляционные эффекты, а также — в меньшей степени — электрический двойной слой у поверхности тела. Наиболее распространенные методы экспериментального определения работы выхода — эмиссионные: по температурной, спектральной или полевой зависимости соответственно термо- фото- пли полевой эмиссии, а также по измерению контактной разности потенциалов между исследуемым телом н другим телом (анодом), работа выхода которого известна [1, 2]. В табл. 25.1, 25.3 и 25.4 приведены значения работы выхода простых веществ и некоторых соединений. Внешнее электрическое поле уменьшает работу выхода (эффект Шотткн). Если поверхность эмнттера однородна, то уменьшение работы выхода, эВ, при наложении электрического поля напряженностью S, В/см, равно
Д (е<$>) = eV/2 = 3,79 • IO"* 8l/2 .
Тонкие слои адсорбированных щелочных и щелочноземельных металлов на поверхности тел существенно снижают работу выхода. Особенно сильно уменьшается работа выхода металлов и полупроводников при адсорбции на их предварительно очищенных поверхностях слоев цезия, бария и их оксидов. Углерод и кислород при адсорбции на поверхности тел, как правило, увеличивают их работу выхода (табл. 25.2, рис. 25.1 и 25.2).
567 Таблица 25.1. Работа выхода простых веществ (в круглых скобках приведены кристаллографические индексы граней) [2]
Продолокение табл. 25.31
Поликристалл [2] Монокристалл 13]
2,49 3,92 4,5 4,12 4,4 4,54
3,1
3,96
3,53
4,76
3,22
3,25
2,5
4,31
4,70а
4,62?
4,687
5,1[3]
3,8
5,27[3]
3,3 4,1 2,22 2,80 4,41 4.8
3,3 2,38 3,33 3,64 3,83 4,40
4,3
S31
4,41 (100) 4,06 (110) 4,24 (111)
4,63 (100) 5,25 (110) 4,47 (111) 4,18 (113) 4,30 (116)
4,80 (111)
4,67 (100) 4,81 (111)
5,47 (100) 5,37 (ПО) 5,31 (111)
5,42 (110) 5,76 (111) 5,67 (100) 5,00 (210)
2,39 (110)
4,85 (100)*1 4,91 (100)*2 4,60 (111)*2
4,59 (100)
4,48 (IIO)
4,98 (111)
4,53 (112)
4,53 (100)
4,95 (110) 4,55 (111)
4,36 (112)
4,50 (114)
4,55 (332)
5,22 (100) 5,04 (110) 5,35 (III)
е ср, эВ
Элемент Поликристалл 12] Монокристалл 13]
Ниобий 3,99 4,02 (001) 4,87 (110) 4,36 (111) 4,63 (112) 4,29 (113) 3,95 (116) 4.18 (310)
Олово 4,38 —
Осмий 4,7 —
Палладий 4,8 5,6 (IIl)
Платина 5,32 5,7 (111)
Празеодим Рений 2,7 5,0 5,75 (1011)
Родий 4,75 —
Ртуть 4,52 —
Рубидий 2,16 —
Рутений 4,60 —
Самарий 2,7 —
Свинец 4,0 —
Селен 4,72 —
Серебро 4,3 4,64 (100) 4,52 (110) 4,74 (111)
Скандий 3,3 —
Стронций 2,35 —
Сурьма 4,08 4,7 (100)
Таллий 3,7 4,12
Тантал 4,15 (100) 4,80 (110) 4,00 (IlI)
Теллур 4,73 —
Тербий 3,15 —
Титаи 3,95 —
Торий 3,30 —
Тулий 3,10 —
Углерод 4,7 —
Уран 3,3 3,73 (100) 3,90 (IIO) 3,67 (113)
Хром 4,58 —
Цезий 1,81 —
Церий 2,7 —
Цинк 4,24 4,9 (0001)
Цирконий 3,9 —
Эрбий 3,25 —
Таблица 25.2. Работа выхода поликристаллических простых веществ, покрытых оптимальным слоем адсорбата [2]. Вещества расположены по латинскому алфавиту
Вещество — адсорбат е<р, эВ Вещество — адсорбат e-f, эВ
Ag—O, Cs Ag-Ba Ag-Cs Au-Cs Au-Ba 1,0—1,2 1,56 1,65 1,8 2,3 Au-C Au-O Be-Cs C-Cs Ce-Ba Cr-Cs 4,05 5,66 1,94 1,37 2,2 1,71
568 Продолокение табл. 25.31
Вещество — е<е, эВ Вещество — e<f, SB
адсорбат адсорбат
Cu-Cs 1,64 Pt-O 6,55
Cu-Ba 3,35 Re-Cs 1,4—1,51
Fe-Cs 1,82 Re-K 1,72*
Hf-Ba 2,3—2,4 Re-Y 2,38
Ir-Cs 1,79 Re-Ba 2,42
Ir-Ba 2,4 Re-Th 2,58-3,15
Mo-Cs 1,54—1,66 Rh-Ba 2,1—2,2
Mo-K 1,76 Ru-Ba 2,22
Mo-Ba 2,2 Ta-Cs 1,6—1,69
Mo—Na 2,64 Ta-Ba 2,2
Nb-Cs 1,37 Ta-Th 2,52
Nb-Ba 2,2 Ta-Y 3,02
Ni-Cs 1,37 W-Cs 1,62—1,78
Ni-Ba 1,52 W-Ba, О 1,96
Os-Cs 1,44—1,5 W-K 2,0
Os-Ba 2,22 W-Ba 2,1
Pd-Cs 1,51 W-Y 3,0
Pt-Rb 1,57 W-Th 3,0—3,3
Pt-Cs 1,59 W-GtU 3,37
R-K 1,69 W—?U 3,31
Pt-Ba 2,05 W—?U 3,19
Pt-Na 2,10
Рис. 25.2 Изменение работы выхода поверхностей (101 вольфрама (1), (100) иридия (2) и сплава осмий — ирі дий (3), покрытых пленкой оксида бария толщиной (ОД монослоя, при нагревании [5]
Таблица 25.3. Работа выхода некоторых монокристаллических полупроводников [2] (в скобках для работы выхода указаны погрешности)
pt,1,3-10~
Рис. 25.1. Изменение работы выхода моноатомного слоя бария на поверхностях (100) вольфрама (1) и иридия (2) в процессе окисления. По оси абсцисс отложена экспозиция поверхности в кислороде [5] Таблица 25. 4 Работа выхода тугоплавких соединений переходных металлов с неметаллами [4]
