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1
一、势垒高度
价电子在金属内可以自由移动,但它要从金属表面逸出,则受到势垒的阻挡作用。
电子在向真空界面逸出过程中,将受到金属界面的吸引,只有电子克服了此吸引,才能脱离金属,成为真正的自由电子。
2.2 金属表面势垒和逸出功
2
1、电子在金属-真空界面处所受到的2个吸引力
①当电子离开金属界面较远时,受到“镜像力”的吸引。
镜像力的方向垂直指向金属表面。
3
②当电子离开金属表面距离较小时,电子受到一个偶电层电场的拒斥力,该力使电子返回金属。
肖特基认为,电子在偶电层里受到的Fn是恒定的,并且就等于电子在X0处的镜像力。
4
电子从金属向真空逸出,将要克服Fn+Fim的吸引,才能逸出。
电子为逸出金属而克服Fn+Fim力,跑到无限远处所作的功,即为势垒高度。
通常,由于X0无法确定,所以,真正的Wa不能靠计算来确定,而是通过实验的方法来确定。
2、势垒高度
5
3、势垒的形状
6
二、逸出功
意义:处于费米能级上的电子,要逸出金属表面所必需提供给它的最小能量。
逸出功的大小直接反映发射效率(电子数/输入能量)。逸出功越大,使电子逸出所需提供的能量越大,发射效率越低。逸出功越小,使电子逸出所需提供的能量越少,发射效率越高。
7
三、影响金属逸出功大小的因素
1、温度对逸出功基本没有影响
逸出功的温度系数很小:
实际上:
金属逸出功的平均值(eV)
Al
4.2
Cs
1.93
Na
2.28
Ag
4.46
Cu
4.45
Ni
4.96
Au
4.89
Fe
4.44
Pd
4.98
Ba
2.51
K
2.22
Pt
5.36
Cd
4.10
Li
2.48
Ta
4.13
Co
4.41
Mg
3.67
W
4.54
Cr
4.6
Mo
4.24
Zn
4.29
8
2、不同的晶面,逸出功不同
原因:不同晶面的原子密度及“电子云”密度不同,在表面形成的偶电层的X0不同,即Fn不同。
不同钨晶面的逸出功
(eV)
晶面
指数
111
112
116
110
紧面
100
松面
参数
Φhkl
4.4
4.69
4.3
5.33
4.59
Ahkl
35
125
53
15
——
9
正电性原子吸附
碱土金属原子很容易丢失其电子,则在吸附原子附近电子云密度减少,而基体表面层的电子密度增大。这种电荷分布,在固体表面建立了正极性在外的偶电层。偶电层产生的附加电场,削弱了电子逸出过程中所受到的阻力,引起逸出功下降。
3、固体表面的吸附对逸出功的影响很大
10
负电性原子吸附
氧原子等对电子具有很大的亲和势,则吸附原子就把电子从晶体中拉向吸附层一侧,形成负极在外的偶电层。偶电层产生的附加电场,增强了电子逸出过程中所受到的阻力,引起逸出功上升。
阴极中毒
由于负电性原子的吸附,引起金属逸出功的增加,造成金属发射电子能力的下降。
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