Кинетика эмиссии электронов из сегнетоэлектриков

• Автор: Сидоркин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 97 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

► ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л .Общие сведения об электронной эмиссии из твердых тел

1.2. Эмиссия электронов из сегнетоэлектрических материалов. Общие закономерности

1.3. Фото- и термостимулированная эмиссия электронов из сегнетоэлектриков

1.4. Возникновение эмиссии электронов при фазовых переходах

1.5. Возникновение эмиссии электронов при пьезоэлектрическом эффекте

1.6. Эмиссия электронов, возбуждаемая переполяризацией

г 1.7. Распределение энергии электронов

1.8. «Сильная» эмиссия электронов из сегнетоэлектриков
1.9. Природа эмиссии электронов из сегнетоэлектриков
ГЛАВА 2. КИНЕТИКА ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ
2.1.Описание методики исследования, эксспериментальной
установки и объекта исследования
2.2. Кинетика электронной эмиссии из сегнетоэлектрического кристалла ТГС
2.3. Релаксация электронной эмиссии из кристаллов ТГС с дефектами
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ НАГРЕВА НА ЭМИССИЮ
ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ
* 3.1. Термостимулированная эмиссия электронов в
' параэлектрической фазе номинально чистого кристалла ТГС,

нагреваемого с большой скоростью
3.2. Термостимулированная эмиссия электронов в параэлектрической фазе кристалла ТГС с примесью хрома, нагреваемого с большой скоростью
3.3. Термостимулированная эмиссия электронов из кристаллов ТГС
с примесью никеля
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕГО ПОЛЯ НА ПАРАМЕТРЫ ЭМИССИИ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ
4.1. Влияние частоты переключающего поля на пороговое поле эмиссии
4.2. Частотная зависимость коэрцитивного поля в сегнетоэлектриках
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
* Среди различных методов исследования поверхности материалов
важное место занимает эмиссия электронов, представляющая как научный, так и практический интерес. Изучение особенностей кинетики эмиссионных процессов в сегнетоэлектриках позволяет глубже понять механизм эмиссии в этих материалах. Кроме того, знание основных кинетических
закономерностей позволяет целенаправленно влиять на параметры эмиссионного тока и, значит, говорить о перспективах использования сегнетоэлектрических материалов в качестве холодных эмиттеров.
К моменту выполнения настоящей работы целый ряд вопросов в изучении эмиссии электронов из сегнетоэлектриков оставался нерешенным. Несмотря на наличие достаточно продуктивных гипотез, предложенных для объяснения эмиссионных процессов в указанных материалах, оставалось еще ? немало вопросов, которые нуждались в проведении дополнительных
исследований.
Исследование кинетических закономерностей эмиссии в сегнетоэлектрических материалах проводилось ранее только для фиксированных температур, где основное внимание было сконцентрировано на изучение величины эмиссионного сигнала.
В то же время оставался неясным один из ключевых вопросов эмиссии электронов в сегнетоэлектриках - об условиях наблюдения эмиссии и, в частности, о температурном интервале существования эмиссии. В настоящей работе исследовано температурное поведение времени релаксации эмиссии в сегнетоэлектриках. Подробно изучено влияние скорости нагрева образца на величину и границы температурного интервала, в котором регистрируется указанная эмиссия. В заключительной части работы рассмотрено влияние на

основные параметры эмиссионного процесса в сегнетоэлектриках частоты , ' переполяризующего ПОЛЯ.

Очевидно, что изменение толщины кристалла с!сг> либо зазора между поверхностями детектора и сегнетоэлектрика <Зеар вызывает изменение Ссг и С&^. Формула (3) показывает, что это ведет к изменению (рсг и, следовательно, к изменению Уе. Детальный анализ и расчет фсг был выполнен в работе Розен-мана, в которой эта задача решалась с использованием принципа суперпозиции электрических полей.
Результаты расчетов хорошо совпали с результатами экспериментов, полученными для 1лТаОз, когда СЭЭ возбуждалась пироэлектрически, где энергия электронов плавно менялась от Ус=120КэВ до Уе=600эВ с изменением от Зсм до Юмкм. Такой же эффект изменения энергии электронов наблюдался и тогда, когда изменялась толщина образца при неизменной толщине промежутка [75,76].
1.8. «СИЛЬНАЯ» ЭМИССИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ СЕГНЕТОЭЛЕК-ТРИКОВ
В рассмотренных выше экспериментах величина плотности эмиссионного тока оказывается достаточно слабой - измеренный здесь электронными умножителями ток СЭЭ оказывается порядка 10"7... 10'10А/см2.
Многочисленные публикации, начиная с 1989 года, сообщают об эмиссии электронов из сегнетоэлектрических керамик с высокой плотностью потока, порядка 102... 105А/см2. Большие расхождения в величинах плотности потока эмиссии от одних и тех же материалов, достигающие 9-12 порядков, являются хорошим основанием предположить существенные различия между этими типами эмиссии электронов.
Сильная эмиссия возбуждалась всеми исследователями с помощью несплошного электрода (в виде ленты, сетки или кольца), положенного на полярную поверхность сегнетоэлектрика. Такой тип электрода индуцирует не