Unsa ang Epekto ni Schottky?

Ano ang Schottky Effect?

Pahayag ng Schottky Effect

Ang Schottky effect ay inilalarawan bilang pagbawas sa enerhiya na kailangan para alisin ang mga elektron mula sa ibabaw ng matigas na materyal sa isang vacuum kapag may elektrikong field na ipinapatupad. Ito ay nagpapataas ng paglabas ng elektron mula sa mga materyal na pinainit at nakakaapekto sa thermionic current, surface ionization energy, at photoelectric threshold. Ipinangalan ito kay Walter H. Schottky at mahalaga ito para sa mga aparato ng electron emission tulad ng electron guns.

Thermionic Emission

Para maintindihan ang Schottky effect, unang kailangang suriin ang konsepto ng thermionic emission at work function.

Ang thermionic emission ay ang paglabas (pag-release) ng charge carriers (ions o electrons) mula sa ibabaw ng materyal dahil sa thermal energy na ibinibigay dito. Sa isang matigas na materyal, mayroon lamang isang o dalawang elektron para sa bawat atom na malayang makakapaglipat mula sa isang atom patungo sa isa pa batay sa band theory. Ang mga elektron na ito ay maaaring lumabas mula sa ibabaw kung sapat ang kanilang enerhiya upang mapagtagumpayan ang potential barrier na nagsasanhi ng pag-attach nila sa materyal.

Ang work function ay inilalarawan bilang ang pinakamaliit na enerhiya na kailangan para makalabas ang isang elektron mula sa ibabaw ng materyal dahil sa thermal energy. Ito ay nag-iiba depende sa materyal, crystal structure, kondisyon ng ibabaw, at kapaligiran. Mas mababang work function ay nagreresulta sa mas mataas na paglabas ng elektron.

Ang relasyon sa pagitan ng thermionic emission current density J at ang temperatura T ng isang pinainit na metal ay ibinibigay ng Richardson’s law, na matematikal na katulad ng Arrhenius equation:

kung saan W ang work function ng metal, k ang Boltzmann constant, AG ang produkto ng universal na konstante A0 na pinarami ng material-specific correction factor λR na karaniwang nasa order 0.5.

Tungkulin ng Electric Field

Ngayon, maaari nating ipaliwanag kung paano nakakaapekto ang electric field sa thermionic emission at nagdudulot ng Schottky effect.

Ang paglalapat ng electric field sa isang pinainit na materyal ay binabawasan ang potential barrier, na nagbibigay-daan para mas maraming elektron ang makalabas. Ito ay binabawasan ang work function ng isang halaga ΔW, na nagpapataas ng thermionic current. Ang barrier lowering ΔW ay inilalarawan ng:

Ang modified Richardson equation na kasama ang barrier lowering ay:

Ang modified Richardson equation na kasama ang barrier lowering ay:

Ang equation na ito ay naglalarawan ng Schottky effect o field-enhanced thermionic emission, na nangyayari kapag may moderate na electric field (mas mababa kaysa 108 V/m) na ipinapatupad sa isang pinainit na materyal.

Field Emission

Kapag may napakalaking electric field (higit sa 108 V/m) na ipinapatupad sa isang pinainit na materyal, nangyayari ang ibang uri ng electron emission na tinatawag na field emission o Fowler-Nordheim tunneling.

Sa kasong ito, ang electric field ay napakalakas na naglilikha ng napakalambot na potential barrier na nagbibigay-daan para ang mga elektron ay makatunnel pabalik sa wala pang sapat na thermal energy. Ang uri ng emission o tunneling na ito ay independiyente sa temperatura at depende lamang sa lakas ng electric field.

Ang kombinadong epekto ng field-enhanced thermionic at field emission ay maaaring imodelo gamit ang Murphy-Good equation para sa thermo-field (T-F) emission. Sa mas mataas na field, ang field emission ang naging dominant na electron emission mechanism, at ang emitter ay gumagana sa tinatawag na “cold field electron emission (CFE)” regime.

Mga Application

Ang Schottky effect ay ginagamit sa mga aparato tulad ng electron microscopes, vacuum tubes, gas discharge lamps, solar cells, at nanotechnology.

Buod

Ang Schottky effect ay isang phenomenon sa physics na binabawasan ang enerhiya na kailangan para alisin ang mga elektron mula sa ibabaw ng matigas na materyal sa isang vacuum kapag may elektrikong field na ipinapatupad sa ibabaw. Ito ay nagpapataas ng paglabas ng elektron mula sa ibabaw ng isang pinainit na materyal at nakakaapekto sa thermionic current, surface ionization energy, at photoelectric threshold.

Nangyayari ang Schottky effect kapag ang moderate na electric field ay binabawasan ang potential barrier na nagpipigil sa mga elektron mula sa paglabas, na binabawasan ang work function at nagpapataas ng thermionic current. Ang relasyon sa pagitan ng thermionic current density at temperatura, work function, at lakas ng electric field ay maaaring ilarawan gamit ang modified Richardson equation.