Способ получения фотоэлектронной эмиссии Советский патент 1980 года по МПК H01J40/16 

зазор шириной v7 , 4 - анод, и Uj sinZRft - напряжение питания, f - частота, t - время; на фиг.2 зонная диаграмма Если внешнее поле е 0, то зоны в полупроводнике плоские. При stO для случая обогащения его поверхност электронами статическое поле прюникает в полупроводник на глубину порядка радиуса Дебая (гд) вследствие экранирования внешнего поля в полупроводнике свободными носителями заряда. Это приводит к изгибу зон в полупроводнике на величину Обычно (урцд составляет несколько деся тых долей электронвольта. Таким образом, электронное сродство полупроводника в статическом поле понизится относительно уровня Eg в объеме на величину равновесного изгиба зон. f равн Если поле сделать высокочастотным причем таким, чтобы его обратная частота Ц была меньше времени максвелловской релаксации в полупроводнике Рщ , то оно будет свободно проникать в объем полупроводника, что приведет к значительно большим, изгибам зон. При обогащающем знаке поля зоны в полупроводнике изгибаются вниз, вызывая соответствующее понижение уровня в-акуума, т.е.электронного сродства. Очевидно, что. изгиб зон, а следовательно, и электронное сродство будут следить за мгновенными значениями электрического поля. Зонная диаграмма для этого случая изображена на фиг.2.Электроны, разогреваясь во внешнем поле, приобретают энергию Е Eg-E .где Tg- длина сво бодного пробега для рассеяния энергии .Если энергия Е бкажется больше х то электроны из полупроводника, рож лаемые, например, в результате фотовозбуждения, будут эмитированы В вакуум. Из условия Е х следует,что фотоэлектроны могут выйти из рбласт (фиг.2). полупроводника х Ь т.е. из тех областей полупроводника, для которых выполняется условие существования отрицательного электронного Сродства. Из условия Б Я сле дует также, что понижение электрон ного сродства внешними агентами (Cs,0,Ba6 и пр.) приведет к реализа ции отрицательного электронного срод .. . « IV1J4 «v« rt eitf. Л ства в более слабых полях. Для собственного Si-при подвижность и концентрация электронов составляют ( 1300 См2/В.с. и п 2, соответственно. Максвелловское времА где р l/ inyii - удель ное сопротивлейие, аёг 1 - относи тельная диэлектрическая проницаемость pi .Тогда HMeeMiS -e Eo/qn/u 2-10с. Следовательно, при с 5 МГц) будут достигнуты условия однородного распределения поля в полупроводниИз экспериментов известно, что длины свободного пробега горячих электронов ЕЕ 200 А. Таким образом для получения отрицательного электронного сродства и эффективной эмиссии, например, при Л 2 эв необходимы поля i . Для реализации предлагаемого способа необходимо также наложить ограничения на толщину полупроводника h, которая должна быть как можно меньше, для достижения требуемых полей при минимальных напряжениях. С другой стороны, величина h. должна быть больше. СЕ и длины погложения света в образце. Оценим плотность эмиссионного то lO см. 10 см. ка. Пусть h согласно электростатике h ve.n (фиг.2), Тогда для получения необходимо напряжение 11 2: . При ПЛОТНОСТИ потока фотонов 10 , -квантовом выходе фотопроводимости У 1 плотность фотоэмиссионного тока составляет 10 А/см. Таким образом, использование нестационарного режима питания фотоэмиссионного устройства при амплитулах нап1ряжения, обеспечивакмцих достижение горячими электронами в полупроводнике энергий, превышающих электронное сродство, повышает эффектив-. ность фотоэлектронной эмиссии. Формула изобретения Способ получения фотоэлектронной эмиссии, заключающийся в приложении переменного электрического поля к полупроводнику, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности эмиссии, обратная частота поля меньше времени максвелловсКой релаксации в полупроводнике. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Петров Л.Н. Эмиттеры с отрицательным электронным сродством. Журнал технической физики, 1971,№ 12, с.2973. 2. йрторскоё свидетельство СССР № 399933, кл. Н 01 J 1/30, 18.02.74 поототип) .

N

Х--