場發射

場發射（field emission）是指強電場作用下電子從陰極表面釋放出來的現象，屬於冷陰極發射。金屬內的自由電子從金屬逸出需要做一定量的功，稱為金屬的逸出功，因此通常在金屬導體中自由電子活動在一定的電子勢阱內。金屬作為陰極，並在陽極間加一定電壓時，陰極表面形成一定的勢壘；當所加的電壓很大時勢壘寬度減小，自由電子可通過勢壘穿透的量子效應，從金屬中釋放出來。

基本介紹

• 中文名：場發射
• 外文名：field emission
• 屬於：冷陰極發射
• 學科：物理學

簡介

金屬中的自由電子在特定條件下可以發射出來，若用金屬構成陰極並做成極細的針尖狀（曲率半徑為10^－4—10^－6厘米），在超高真空中（1.3×10^－7帕以下）施以數千伏電壓，金屬中的電子即可從陰極冷金屬中發射，這種發射電子的方法稱為場發射。由於金屬的不同晶面發射電子的能力不同，當金屬表面上吸附有其他物質時，也使電子發射能力有變化，因而由螢光屏上觀察到的圖樣會有不同。

利用場發射可製成場發射顯微鏡（FEM），用於研究氣體原子在針尖表面的吸附、分解和擴散等過程，是表面物理研究的一種方法。場發射也是形成氣體放電的一種方式，稀薄氣體放電管中，陰極在強電場作用下釋放出的電子被加速，撞擊氣體分子，使之電離產生正負離子，維持氣體放電。在產生強脈衝高能電子束的裝置中，通常也使用場發射陰極，能在極短的時間內產生大量的電子。

套用

強度等反映了表面電場強度和局部電子脫出功（與表面原子的性質、排列方式、表面上有無吸附層以及吸附質的性質等有關）所決定的電流分布，因而用場發射顯微鏡可以研究電子脫出功的大小和化學吸附。

若在場發射顯微鏡管中充以10^－3—10^－4托中性氣體分子，以金屬尖端為陽極，當施以高電壓時，吸附在金屬尖上的氣體將以離子狀態發射出來，在螢光屏上可看到場離子發射圖樣。由於離子的質量遠比電子大，故發射路線直，使得場發射顯微鏡分辨能力很高，可直接觀察到表面原子的排列。