場致發射

電子場致發射 ， 也稱爲場致發射 （ Field Emission ） 和電子場發射 、 場發射 ， 是由靜電場引起的電子發射 。 最常見的情況是從固體表面到真空的場致發射 。 然而 ， 場發射可以從固體或液體表面 、 真空 、 流體 （ 例如空氣 ） 或任何絕緣或弱導電電介質中發生 。 電子從半導體的價帶到導帶的場致促進 （ 齊納效應 ） 也可以看作是場發射的一種形式 。 該術語的使用是具有歷史意義的 ， 因爲表面光效應 、 熱電子發射 （ 或Richardson - Dushman 效應 ） 和 “ 冷電子發射 ” （ 即強靜態 （ 或準靜態 ） 電場中的電子發射 ） 的相關現象是在 1880 年代到 1930 年代被獨立發現和研究的 。 不帶限定詞地使用場致發射這個詞時 ， 它通常表示 “ 冷發射 ” 。 純金屬中的場致發射發生在強電場中 ： 電場強度大小通常高於十億伏特每米 ， 並且強烈依賴於功函數 。 雖然基於場致發射的電子源有許多應用 ， 但場致發射是真空擊穿和放電這一不良現象的主要來源 ， 工程師在防治這種現象 。 表面場致發射的應用包括構建用於高分辨率電子顯微鏡的強電子源或從航天器中釋放感應電荷 。 消除感應電荷的裝置稱爲電荷中和器 。 1920 年代後期 ， 場致發射由電子的量子隧穿效應解釋 。 這是新生的量子力學的成果之一 。 大塊金屬的場致發射理論由Ralph H. Fowler和Lothar Wolfgang Nordheim提出 。 近似方程Fowler – Nordheim 方程以他們命名 。 嚴格來說 ， Fowler - Nordheim 方程僅適用於塊狀金屬的場致發射 ， 經過適當修正後也可用於其他一些塊狀晶體 ， 但它通常用來 （ 粗略地 ） 描述其他材料的場致發射 。