Большая советская энциклопедия - шотки эффект

Шотки эффект, уменьшение работы выхода электронов из твердых 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 Шотки эффект 10 —100 в?см?1), и существен до полей Е Шотки эффект 106 в. см?1. При Е > 107 в?см?1 начинает преобладать просачивание электронов сквозь потенциальный барьер на границе тела (туннельная эмиссия). Классическая теория Ш. э. для металлов создана немецким ученым 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 свое «электрическое изображение», т. е. заряд +е. Сила их притяжения: (1) (eo — диэлектрическая проницаемость вакуума), потенциал этой силы (j э. и. = —е/16peох. Внешнее электрическое поле уменьшает j э. и. на величину Е. х (см. рис.); на границе металл — вакуум появляется потенциальный барьер с вершиной при х = хм =. При E ? 5.106в. см?1 xm ? 8A. Уменьшение работы выхода F за счет действия поля равно: , например при Е = 105в. см?1 DF = 0,12 эв и хм=60 A. В результате Ш. э. j экспоненциально возрастает от jo 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 ее 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 rэ. Для х > rэ справедлива формула (1), но для полей Е во много раз меньших, чем у металлов (ЕШотки эффект102—104 в/см). Кроме того, внешнее электрическое поле, проникая в полупроводник, вызывает в нем перераспределение зарядов, что приводит к дополнительному уменьшению работы выхода. Обычно, однако, на поверхности полупроводников имеются поверхностные электронные состояния. При достаточной их плотности (Шотки эффект1013 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.