Моделирование влияния температуры на эмиссионные свойства катода с тонкой диэлектрической пленкой в тлеющем газовом разряде и вольт-амперную характеристику разряда
- Авторы: Бондаренко Г.Г.1, Кристя В.И.2, Фишер М.Р.2
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”
- Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал
- Выпуск: № 1 (2023)
- Страницы: 92-98
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/137665
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023010065
- EDN: https://elibrary.ru/BKPCCE
- ID: 137665
Цитировать
Аннотация
Сформулирована модель тлеющего газового разряда при наличии на катоде тонкой диэлектрической пленки. В ней принимается во внимание, что при протекании разрядного тока вследствие бомбардировки катода ионами на пленке накапливаются положительные заряды, создающие в ней сильное электрическое поле. В результате начинается полевая эмиссия электронов из металлической подложки катода в диэлектрик, которая при повышении его температуры переходит в термополевую эмиссию. Электроны двигаются в пленке, ускоряясь электрическим полем и тормозясь при столкновениях с фононами, и часть из них выходит из пленки в разряд, увеличивая эффективный коэффициент ионно-электронной эмиссии катода. Напряженность электрического поля в пленке находится из условия равенства плотности разрядного тока и плотности эмиссионного тока из подложки катода в пленку. Рассчитаны зависимости эмиссионной эффективности пленки, эффективного коэффициента ионно-электронной эмиссии катода и характеристик разряда от температуры катода. Показано, что уже при температуре, превышающей комнатную на несколько сотен градусов, термическое усиление полевой электронной эмиссии из металлической подложки в пленку может оказывать заметное влияние на эмиссионные свойства катода и вольт-амперную характеристику разряда.
Ключевые слова
Об авторах
Г. Г. Бондаренко
Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”
Автор, ответственный за переписку.
Email: gbondarenko@hse.ru
Россия, 101000, Москва
В. И. Кристя
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,Калужский филиал
Автор, ответственный за переписку.
Email: kristya@bmstu.ru
Россия, 248000, Калуга
М. Р. Фишер
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,Калужский филиал
Автор, ответственный за переписку.
Email: fishermr@bmstu.ru
Россия, 248000, Калуга
Список литературы
- Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Долгопрудный: ИД “Интеллект”, 2009. 736 с.
- Кудрявцев А.А., Смирнов А.С., Цендин Л.Д. Физика тлеющего разряда. С.-Пб.: Лань, 2010. 512 с.
- Byszewski W.W., Li Y.M., Budinger A.B., Gregor P.D. // Plasma Sources Sci. Technol. 1996. V. 5. № 4. P. 720. https://www.doi.org./10.1088/0963-0252/5/4/014
- Hadrath S., Beck M., Garner R.C., Lieder G., Ehlbeck J. // J. Phys. D. 2007. V. 40. № 1. P. 163. https://www.doi.org./10.1088/0022-3727/40/1/009
- Murphy E.L., Good R.H. // Phys. Rev. 1956. V. 102. № 6. P. 1464. https://doi.org./10.1103/PhysRev.102.1464
- Modinos A. Field, Thermionic, and Secondary Electron Emission Spectroscopy. N.Y.: Springer Science, 1984. 376 p.
- Ptitsin V.E. // J. Phys.: Conf. Ser. 2011. V. 291. P. 012019. https://www.doi.org./10.1088/1742-6596/291/1/012019
- Radmilović-Radjenović M., Radjenović B. // Plasma Sources Sci. Technol. 2008. V. 17. № 2. P. 024005. https://www.doi.org./10.1088/0963-0252/17/2/024005
- Venkattraman A. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 104. № 19. P. 194101. https://www.doi.org./10.1063/1.4876606
- Haase J.R., Go D.B. // // J. Phys. D. 2016. V. 49. № 5. P. 055206. https://www.doi.org./10.1088/0022-3727/49/5/055206
- Benilov M.S., Benilova L.G. // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. № 6. 063307. https://www.doi.org./10.1063/1.4818325
- Riedel M., Düsterhöft H., Nagel F. // Vacuum. 2001. V. 61. № 2–4. P. 169. https://www.doi.org./10.1016/S0042-207X(01)00112-9
- Bondarenko G.G., Fisher M.R., Kristya V.I., Prassitski V.V. // Vacuum. 2004. V. 73. P. 155. https://www.doi.org./10.1016/j.vacuum.2003.12.004
- Hadrath S., Ehlbeck J., Lieder G., Sigeneger F. // J. Phys. D. 2005. V. 38. № 17. P. 3285. https://www.doi.org./10.1088/0022-3727/38/17/S33
- Suzuki M., Sagawa M., Kusunoki T., Nishimura E., Ikeda M., Tsuji K. // IEEE Trans. Electron Devices. 2012. V. 59. № 8. P. 2256. https://www.doi.org./10.1109/TED.2012.2197625
- Bondarenko G.G., Fisher M.R., Kristya V.I. // Vacuum. 2016. V. 129. P. 188. https://www.doi.org./10.1016/j.vacuum.2016.01.008
- Doughty D.K., Den Hartog E.A., Lawler J.E. // Appl. Phys. Lett. 1985. V. 46. № 4. P. 352. https://www.doi.org./10.1063/1.95628
- Jensen K.L. // J. Appl. Phys. 2007. V. 102. № 2. P. 024911. https://www.doi.org./10.1063/1.2752122
- Dionne M., Coulombe S., Meunier J.-L. // J. Phys. D. 2008. V. 41. № 24. P. 245304. https://www.doi.org./10.1088/0022-3727/41/24/245304
- Егоров Н.В., Шешин Е.П. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2017. № 3. С. 5. https://www.doi.org./10.7868/S0207352817030088
- Holgate J.T., Coppins M. // Phys. Rev. Appl. 2017. V. 7. № 4. P. 044019. https://www.doi.org./10.1103/PhysRevApplied.7.044019
- Jensen K.L. // J. Appl. Phys. 2019. V. 126. № 6. P. 065302. https://doi.org/10.1063/1.5109676
- Bondarenko G.G., Kristya V.I., Savichkin D.O. // Vacuum. 2018. V. 149. P. 114. https://www.doi.org./10.1016/j.vacuum.2017.12.028
- Кристя В.И., Мьо Ти Ха, Фишер М.Р. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. №. 6. С. 846. https://www.doi.org./10.31857/S0367676520060149
- Phelps A.V., Petrović Z.Lj. // Plasma Sources Sci. Technol. 1999. V. 8. № 3. P. R21. https://www.doi.org./10.1088/0963-0252/8/3/201
- Forbes R.G. // Solid-State Electronics. 2001. V. 45. № 6. P. 779. https://www.doi.org./10.1016/S0038-1101(00)00208-2
- Rumbach P., Go D.B. // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. № 10. P. 103302. https://www.doi.org./10.1063/1.4764344
- Бондаренко Г.Г., Фишер М.Р., Мьо Ти Ха, Кристя В.И. // Изв. вузов. Физика. 2019. Т. 62. № 1. С. 72.
- Kusunoki T., Sagawa M., Suzuki M., Ishizaka A., Tsuji K. // IEEE Trans. Electron Devices. 2002. V. 49. № 6. P. 1059. https://www.doi.org./10.1109/TED.2002.1003743
- Bondarenko G.G., Fisher M.R., Kristya V.I., Bondariev V. // High Temp. Material Proc. 2022. V. 26. № 1. P. 17. https://www.doi.org./10.1615/HighTempMatProc. 2021041820
- Кристя В.И., Мьо Ти Ха // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2020. № 5. С. 63. https://www.doi.org./10.31857/S1028096020030103
- Arkhipenko V.I., Kirillov A.A., Safronau Y.A., Simonchik L.V., Zgirouski S.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2009. V. 18. № 4. P. 045013. https://www.doi.org./10.1088/0963-0252/18/4/045013
- Кристя В.И., Фишер М.Р. // Изв. РАН. Сер. физ. 2012. Т. 76. № 5. С. 673.
- Кристя В.И., Йе Наинг Тун // Изв. РАН. Сер. физ. 2014. Т. 78. № 6. С. 752. https://www.doi.org./10.7868/S0367676514060179
- Крютченко О.Н., Маннанов А.Ф., Носов А.А., Степанов В.А., Чиркин М.В. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1994. № 6. С. 93.
- Forbes R.G. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. № 11. P. 113122. https://www.doi.org./10.1063/1.2354582
- Зыкова Е.В., Кучеренко Е.Т., Айвазов В.Я. // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24. № 7. С. 1464.
- Rózsa K., Gallagher A., Donkó Z. // Phys. Rev. E. 1995. V. 52. № 1. P. 913. https://www.doi.org./10.1103/PhysRevE.52.913