Катод Спиндта
Дисциплина: Химия и физикаТип работы: Курсовая
Тема: Катод Спиндта
Саратовский государственный университет
Им. Н.Г.Чернышевского
Курсовая работа
Катод Спиндта.
Кафедра Прикладной физики
Научный руководитель:
Мухамедов Р.Ф.
Выполнил студент 5 курса
535гр. Физ. Факультета:
Ярославкин Ю.А.
САРАТОВ 2001.
Содержание:
Введение.
Автоэлектронная эмиссия.
Тонкоплёночные автоэмиссионные катоды. Технология и особенности протекания эмиссионных процессов.
Технология изготовления катодов Спиндта.
Плотность упаковки эмиттеров.
Время жизни.
Заключение.
Список литературы.
Введение:
Стремительное развитие деловой жизни и появление новейших цифровых информационных технологий
и устройств отображения информации заставляют разработчиков третьего тысячелетия совер-шенствовать способы
отображения и передачи информации
Вакуумная микроэлектроника во многом определила пути реализации самых смелых идей в использовании информационного
пространства. Современного пользователя невозможно представить без компьютера и программ, на базе которых строятся современные исследования, разработки и
использование мирового информационного пространства, позволяющего двигать науку
Конечно, историю науки пишут сами люди науки. Поэтому никак не избежать субъективного подхода к изложению дате
одних и тех же фактов, к подбору «значительных событий», к оценке значительности
того или иного специалиста, той или иной работы для развития научного направления: ведь есть пророни своем отечестве
о которых не знают в отечествах других
Основной доклад на первой международной конференции по вакуумной микроэлектроники сделал Айвор
Броди – один из основоположников этого направления. По мнению Броди вакуумная микроэлектроника приобрела большое
значение благодаря двум факторам общего характера:
Как же по Айвору Броди развивалась вакуумная микроэлектроника? Он выделяет четыре основных пути её развития, которые привели к сегодняшнему
состоянию.
В начале 20-х годов нашего столетия пробой заявил о себе в периодических срывах трансатлантических радиопередач, осуществляемых с помощью высоко мощных ламп Маркони.
Госслинг, работавший у Маркони, исследовал этот эффект и в 1926 году опубликовал работу, в которой высказал гипотезу, что пробой вызывается электронами с выпуклостями на вольфрамовом
стержневом катоде. Эти выпуклые неоднородности взрывались, вызывая пробой. Как пишет Броди, обсуждение этих результатов с профессором Фаулером из Кембриджского университета привело к
Нордгейму, получившему средства на исследования, и, в конечном счете, к уравнению Фаулера – Норд гейма. Открытие того, что электроны могут вылетать с холодных катодов под действием
электрических полей с высокой напряжённостью, вызвало множество проектов приборов, но прошло более сорока лет, прежде чем что-то получилось.
Настоящая работа посвящена особенностям технологии изготовления катодов Спиндта , основанная на методе создания решеток автокатодов, с
использованием тонкопленочной технологии и электронно-пучковой литографии.
Решетки автоэмиссионных катодов, изготовленных из монокристаллов кремния с применением тонких металлических пленок, обладают техническими характеристиками, позволяющими их широкое
применение в плоских дисплеях, сканирующих микроскопах и т.п.
Автоэлектронная эмиссия.
Автоэлектронная эмиссия (АЭ) - физическое явление, состоящее в том, что электроны покидают твёрдое тело, в котором они находятся в качестве свободных носителей
заряда (это может быть металл или полупроводник), под действием сильного электрического поля, приложенного к поверхности. В случае автоэлектронной эмиссии электроны преодолевают
потенциальный барьер на поверхности тела не за счет кинетической энергии теплового движения, а путем специфического квантового явления – туннельного эффекта.
В простейшем случае туннельный эффект заключается в том, что микроскопическая частица, первоначально находившаяся по одну сторону потенциального барьера (то есть
области
пространства, для которой полная энергия частицы
превышает её потенциальную энергию
сх), может с конечной вероятностью быть обнаружена по другую сторону барьера.
Туннельный
эффект является чисто квантовым феноменом и для него отсутствует аналог в классической механике. Согласно Ньютновской механике частица с массой
не может находиться внутри потенциального барьера, поскольку из уравнения для полной энергии следует,
что соотношение
импульсом.
Неопределённости
где
эрг
постоянная Планка.
Согласно этому принципу, слагаемые в правой части уравнения (1) не имеют одновременно определённых значений и могут отличаться от своих средних значений. Поэтому имеется конечная
вероятность обнаружить квантовую частицу в запрещённой зоне с точки зрения классической механики области.
Туннельный эффект был одним из первых квантовых явлений, предсказанных после создания в 1926 году Э. Шредингером волновой механики. По всей видимости, первое
свидетельство его существования можно найти в статье Л. И. Мандельштама и М. А. Леонтовича, которые рассматривали решение уравнения Шредингера для
модельного потенциала ангармонического осциллятора вида
при
Волновая функция, описывающая свободное движение частицы слева от потенциала (при
a). При этом, когда энергия частицы близка к значениям дискретных уровней энергии внутри потенциальной ямы, амплитуда волновой функции справа от нее резко возрастает. Это
явление на современном языке носит название резонансного прохождения через потенциальный барьер.
В 1928 году Г. Гамов с помощью туннельного эффекта объяснил явление
- радиоактивности тяжёлых ядер, и в том же году Фаулер и Норд гейм построили теорию холодной эмиссии из поверхности металлов. Туннельный эффект лежит в основе
объяснения таких явлений, как слияние лёгких ядер при термоядерных реакциях, работы сверхпроводящего перехода Джозефсона и туннельного диода. Именно Фаулер вместе с Нордгеймом в том же
1928 году построили теорию холодной эмиссии (автоэлектронной эмиссии) с поверхности металлов.
На рис.1 приведен график потенциальной энергии электрона вблизи границы металл – вакуум при отсутствии внешнего поля и при наличии слабого и сильного внешних
полей в зависимости от расстояния от поверхности металла.
Уровень Ферми.
Энергетические урони,
заполненные электро-
нами.
металл
вакуум
случаям отсутствия внешнего
поля, слабому полю и
сильному полю:
d-ширина
барьера. По мере увеличения
внешнего положительного
барьер электронов,
подлетающих к нему со
стороны металла.
Иными словами ,
увеличивается число
Рис.1
Поверхностный потенциальный барьер на границе
раздела металл–вакуум.
электронов, проходящих через барьер, то есть ток автоэмиссии. Подчеркнем, что в случае автоэмиссии с поверхности металла, электрическое поле не проникает в глубь него и не влияет на
движение электронов в металле. Роль внешнего поля сводиться только к изменению формы потенциального барьера, уменьшению его высоты и ширины.
Тонкопленочные автоэмиссионные катоды
Технология и особенности протекания эмиссионных
процессов.
Исключительно важной для всего развития вакуумной м...