非均匀热电子发射对温度限制与空间电荷限制发射间过渡行为的影响
应用物理
2021-06-04 v2 材料科学
摘要
实验观测早已确立，热电子发射阴极的发射电流密度-温度 J-T（Miram）曲线或发射电流密度-电压 J-V 曲线的温度限制（TL）区与全空间电荷限制（FSCL）发射区之间存在平滑滚降或拐点过渡。在本文中，我们证明这一实验观测到的平滑过渡并不需要常用的阴极表面功函数连续分布的先验假设。相反，我们发现平滑过渡源于空间异质阴极表面非均匀热电子发射物理的自然结果。我们利用包含三维空间电荷、斑块场（基于局部功函数值在阴极表面的静电势非均匀性）以及肖特基势垒降低物理的预测性非均匀热电子发射模型，在 J-T 与 J-V 曲线上均获得了该平滑过渡，并说明具有少至两个离散功函数值的热电子阴极表面亦可产生平滑拐点。重要的是，我们发现包含斑块场效应对获得准确的 J-T 与 J-V 曲线至关重要，而进一步包含肖特基势垒降低则是获得准确 J-V 曲线所必需的。这一发现及本文所提供的发射模型对现实异质表面的电子发射建模具有重要意义。此类建模对于深化理解发射物理、阴极材料工程以及采用电子发射阴极的众多器件设计之间的相互作用十分重要。
引用
@article{arxiv.2010.01053,
title = {Impact of Nonuniform Thermionic Emission on the Transition Behavior between Temperature- and Space-Charge-Limited Emission},
author = {Dongzheng Chen and Ryan Jacobs and Dane Morgan and John Booske},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.01053},
year = {2021}
}
备注
IEEE Transactions on Electron Devices (2021)