Моделирование влияния температуры на эмиссионные свойства катода с тонкой диэлектрической пленкой в тлеющем газовом разряде и вольт-амперную характеристику разряда

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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.

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

  1. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Долгопрудный: ИД “Интеллект”, 2009. 736 с.
  2. Кудрявцев А.А., Смирнов А.С., Цендин Л.Д. Физика тлеющего разряда. С.-Пб.: Лань, 2010. 512 с.
  3. 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
  4. 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
  5. Murphy E.L., Good R.H. // Phys. Rev. 1956. V. 102. № 6. P. 1464. https://doi.org./10.1103/PhysRev.102.1464
  6. Modinos A. Field, Thermionic, and Secondary Electron Emission Spectroscopy. N.Y.: Springer Science, 1984. 376 p.
  7. Ptitsin V.E. // J. Phys.: Conf. Ser. 2011. V. 291. P. 012019. https://www.doi.org./10.1088/1742-6596/291/1/012019
  8. 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
  9. Venkattraman A. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 104. № 19. P. 194101. https://www.doi.org./10.1063/1.4876606
  10. 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
  11. Benilov M.S., Benilova L.G. // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. № 6. 063307. https://www.doi.org./10.1063/1.4818325
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. Jensen K.L. // J. Appl. Phys. 2007. V. 102. № 2. P. 024911. https://www.doi.org./10.1063/1.2752122
  19. 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
  20. Егоров Н.В., Шешин Е.П. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2017. № 3. С. 5. https://www.doi.org./10.7868/S0207352817030088
  21. Holgate J.T., Coppins M. // Phys. Rev. Appl. 2017. V. 7. № 4. P. 044019. https://www.doi.org./10.1103/PhysRevApplied.7.044019
  22. Jensen K.L. // J. Appl. Phys. 2019. V. 126. № 6. P. 065302. https://doi.org/10.1063/1.5109676
  23. 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
  24. 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
  25. 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
  26. Forbes R.G. // Solid-State Electronics. 2001. V. 45. № 6. P. 779. https://www.doi.org./10.1016/S0038-1101(00)00208-2
  27. Rumbach P., Go D.B. // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. № 10. P. 103302. https://www.doi.org./10.1063/1.4764344
  28. Бондаренко Г.Г., Фишер М.Р., Мьо Ти Ха, Кристя В.И. // Изв. вузов. Физика. 2019. Т. 62. № 1. С. 72.
  29. 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
  30. 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
  31. Кристя В.И., Мьо Ти Ха // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2020. № 5. С. 63. https://www.doi.org./10.31857/S1028096020030103
  32. 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
  33. Кристя В.И., Фишер М.Р. // Изв. РАН. Сер. физ. 2012. Т. 76. № 5. С. 673.
  34. Кристя В.И., Йе Наинг Тун // Изв. РАН. Сер. физ. 2014. Т. 78. № 6. С. 752. https://www.doi.org./10.7868/S0367676514060179
  35. Крютченко О.Н., Маннанов А.Ф., Носов А.А., Степанов В.А., Чиркин М.В. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1994. № 6. С. 93.
  36. Forbes R.G. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. № 11. P. 113122. https://www.doi.org./10.1063/1.2354582
  37. Зыкова Е.В., Кучеренко Е.Т., Айвазов В.Я. // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24. № 7. С. 1464.
  38. Rózsa K., Gallagher A., Donkó Z. // Phys. Rev. E. 1995. V. 52. № 1. P. 913. https://www.doi.org./10.1103/PhysRevE.52.913

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2.

Скачать (160KB)
3.

Скачать (99KB)

© Г.Г. Бондаренко, В.И. Кристя, М.Р. Фишер, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах