金属电极表面场致击穿前驱体的形成
介观与纳米尺度物理
2024-03-19 v1 材料科学
摘要
理解导致原始金属表面发生高于预期的局部场增强并触发真空击穿的潜在因素，对于开发能承受强工作场的器件至关重要。本研究中，我们探究标称平坦铜电极表面在数百 MV/m 电场下的行为。我们的新方法考虑曲率驱动扩散过程以阐明尖锐击穿前驱体的形成。为此，我们建立了介观有限元模型，该模型计入了静电与表面张力对自由能贡献所产生的驱动力。我们的发现揭示了双重影响：表面张力倾向于缓解局部曲率，而电场驱动质量输运朝向高局部场密度区域。该现象触发更尖锐突起的生长，最终导致局部场的快速增强及系统失稳。此外，我们描绘了跨越一系列初始表面粗糙度的超临界与亚临界 regime。我们的数值结果与实验报道数据紧密吻合，预测临界前驱体形成场在 200 MV/m 至 500 MV/m 范围内。
引用
@article{arxiv.2311.06624,
title = {Formation of field-induced breakdown precursors on metallic electrode surfaces},
author = {Soumendu Bagchi and Evgenya Simakov and Danny Perez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.06624},
year = {2024}
}
备注
8 pages, 5 figures