Обработка результатов измерений тока эмиссии.
Полученные при эксперименте ВАХ сопоставлялись с законом Фаулера-Нордгейма (выражение 2.1) для плотности тока эмиссии при напряженности электрического поля F (в системе CGS).
, где
(2.1)
Здесь (y) – табулированная функция, подобная параболе вида 1-constx2, поэтому в полулогарифмическом масштабе log(j/F2) как функция от 1/F весьма близка к прямой линии.
При выводе данного закона применяется модель свободных электронов, в которой число состояний электронов проводимости на 1см3 в интервале энергий от Е до Е+dE определяется формулой
(2.2)
Если работа выхода измеряется в электронвольтах (эВ), напряженность поля в Вольтах на сантиметр (В/см), плотность тока в Амперах на сантиметр в квадрате (А/см2), тогда плотность тока эмиссии будет равна:
(2.3)
Практически измеряют не плотность тока, а ток, по классической электродинамике определяемый произведением плотности тока на площадь, с которой он собирается:
I=jS, (2.4)
Реальное электрическое поле связано с приложенным напряжением также по известной классической формуле с учетом геометрии электродов:
, (2.5)
где F – напряженность электрического поля, - фактор усиления поля (для плоской геометрии его полагают равным единице), d0 – расстояние между анодом и катодом (при наших исследованиях d0=45 микрон). Таким образом, при выполнении закона Фаулера-Нордгейма реальная ВАХ характеризуется следующей зависимостью:
(2.6)
Постоянные А и В в формуле (2.6) определяются по опытным данным, величина фактора усиления поля - задается. Видно, что можно достаточно просто по полученным выше формулам найти эффективные значения работы выхода и площади эмитирующей поверхности.
Определение свойств образцов методами электронного зондирования.
Используемая при экспериментальных исследованиях установка дает возможность проводить диагностику поверхностей изучаемых образцов с помощью современных электронно-зондовых методов, использованных в дипломной работе:
Получение изображений поверхностей образцов во вторичных электронах.
Измерение контактной разности потенциалов по методу Андерсона.
Электронная Оже-спектроскопия.
Спектроскопия энергетических потерь.
Вторично-электронные изображения образцов.
Для формировки вторично-электронных изображений образцов использовалось сканирование электронным лучом диаметром примерно 100мкм поверхности образца и измерения при этом тока вторичных электронов, причем работа возможна в двух режимах:
С целью оперативной оценки однородности поверхности образца и выбора изучаемого участка, осуществлялось визуальное наблюдение увеличенного изображения поверхности образца на экране телемонитора, причем сканирующий луч разворачивается синхронно с его разверткой в телевизионный растр. Измеряемый видеосигнал при этом используется для модуляции яркости черно-белого изображения. Масштаб увеличения определяется соотношением линейных размеров экрана телемонитора и сканируемого участка, как и в традиционной вторично-эмиссионной сканирующей микроскопии.
Изображения вводятся в ЭВМ следующим образом: выполняется дискретное перемещение сканирующего луча поперек образца на расстояние до 10мм с шагом 0.2 мм; в каждой дискретной точке измеряется усредненное по 3-5 отсчетам значение коэффициента вторичной электронной эмиссии (КВВЭ). Смещение в горизонтальном направлении осуществляется перемещением образца с тем же шагом при помощи шагового двигателя поочередно после каждого «вертикального» цикла.
