10.4 Кинетическая ионно-электронная эмиссия

Кинетической ионно-электронной эмиссией называется испускание телом электронов при бомбардировке его поверхности ионами в том случае, когда источником энергии возбуждения электронов тела является кинетическая энергия падающих на его поверхность ионов. Явление характеризуется коэффициентом _k, равным отношению тока эмитированных электронов к току падающих ионов.

10.5 Экзоэлектронная эмиссия

Экзоэлектронная эмиссия состоит в испускании электронов поверхностями тел после воздействия на эти поверхности механической обработкой, газовым разрядом, облучением ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами. Эмиссия под действием последних двух причин наблюдалась только у диэлектриков. Токи экзоэлектронной эмиссии очень малы и их можно обнаружить только с помощью счетчиков. Со временем эмиссия падает. Этот вид эмиссии изучен слабо и не имеет общепринятого объяснения. Очевидно, что внешнее воздействие создает на поверхности какие-то нарушения равновесного состояния и переводит ее в состояние с большей энергией. Избыток энергии при переходе в равновесное состояние за счет какого-то механизма (а возможно, разных механизмов при различных воздействиях на поверхность) передается электронам тела, которые затем и испускаются. Таким образом, источником энергии возбуждения электронов является энергия, запасенная поверхностью тела при предшествующем на нее воздействии.

10.6 Потенциальная ионно-электронная эмиссия (потенциальное вырывание)

В случае потенциальной ионно-электронной эмиссии область пространства с U(x) < 0 создается вблизи поверхности тела при помещении около нее положительного иона. Возможные значения энергии электронов в этой кулоновской потенциальной яме могут быть и отрицательны. В отличие от случая с внешним полем, эти отрицательные значения , , , могут быть дискретны. Можно подобрать, в частности, такое тело и такой ион, чтобы наинизший свободный уровень энергии в ионе лежал ниже занятых уровней в эмиттере. Тогда электрон тела с энергией путем туннельного эффекта сможет из него перейти в потенциальную яму на уровень < и нейтрализовать ион. Но такой переход должен сопровождаться выделением избытка энергии, равного разности уровней энергии электрона в теле и в ионе – . Эта энергия может быть либо передана другому электрону тела с начальной энергией (оже-процесс), либо выделена в виде кванта света. Второй процесс обладает меньшей вероятностью. В случае, если энергия возбужденного электрона = + ( – ) окажется большей нуля, он сможет выйти из эмиттера. Таким образом, в акте эмиссии участвуют два электрона тела: один освобождает энергию путем туннельного перехода из тела к иону с нейтрализацией последнего, другой получает эту энергию возбуждения и выходит из тела, т.е. имеем и процесс туннельного перехода, и процесс возбуждения.

10.7 Эмиссия горячих электронов

Эмиссией горячих электронов называется испускание электронов полупроводником при наличии в нем электрического поля. Горячие электроны эмитируются из зоны проводимости. Поэтому необходимым условием возможности появления эмиссии этих электронов является предварительное тепловое возбуждение их из основной зоны или с донорных уровней в зону проводимости. Таким образом, при эмиссии горячих электронов фактически реализуются два различных механизма возбуждения электронов: 1) возбуждение их в зону проводимости за счет тепловой энергии решетки; 2) возбуждение электронов в зоне проводимости на уровни энергии, превышающие уровень вакуума. Этот тип возбуждения возникает за счет работы сил электрического поля в полупроводнике; в конечном счете эта энергия берется от внешнего источника напряжения, создающего поле. Наличие электрического поля в полупроводнике вызывает ускорение находящихся в зоне проводимости электронов. Эти электроны взаимодействуют с фононами тела. При таких столкновениях электронов может происходить резкое изменение направления их движения и имеет место лишь малая потеря их скорости. В результате средние энергии электронов оказываются выше таковых для ионов; можно сказать, что температура электронного газа оказывается выше температуры кристаллической решетки. Это приводит к появлению эмиссии электронов, которую условно можно было бы назвать «термоэмиссией», однако температура, которая ее определяет, будет выше температуры решетки.