Apa itu Efek Schottky

Apa itu Efek Schottky?

Definisi Efek Schottky

Efek Schottky didefinisikan sebagai penurunan energi yang dibutuhkan untuk mengeluarkan elektron dari permukaan padat dalam vakum ketika diterapkan medan listrik. Ini meningkatkan pengeluaran elektron dari bahan yang dipanaskan dan mempengaruhi arus termionik, energi ionisasi permukaan, dan ambang batas fotoelektrik. Dinamai setelah Walter H. Schottky, efek ini penting untuk perangkat emisi elektron seperti senapan elektron.

Emisi Termionik

Untuk memahami efek Schottky, kita perlu terlebih dahulu meninjau konsep emisi termionik dan fungsi kerja.

Emisi termionik adalah pelepasan (emisi) pembawa muatan (ion atau elektron) dari permukaan bahan karena energi termal yang diberikan kepadanya. Dalam bahan padat, biasanya ada satu atau dua elektron untuk setiap atom yang bebas bergerak dari satu atom ke atom lain berdasarkan teori band. Elektron-elektron ini dapat melarikan diri dari permukaan jika mereka memiliki cukup energi untuk mengatasi hambatan potensial yang mengikat mereka pada bahan.

Fungsi kerja didefinisikan sebagai energi minimum yang dibutuhkan untuk elektron keluar dari permukaan bahan karena energi termal. Fungsi kerja bervariasi berdasarkan bahan, struktur kristalnya, kondisi permukaan, dan lingkungan. Fungsi kerja yang lebih rendah menghasilkan emisi elektron yang lebih tinggi.

Hubungan antara densitas arus emisi termionik J dan suhu T logam yang dipanaskan diberikan oleh hukum Richardson, yang secara matematis analog dengan persamaan Arrhenius:

di mana W adalah fungsi kerja logam, k adalah konstanta Boltzmann, AG adalah produk dari konstanta universal A0 dikalikan dengan faktor koreksi spesifik bahan λR yang biasanya sekitar 0,5.

Peran Medan Listrik

Sekarang, kita dapat menjelaskan bagaimana medan listrik mempengaruhi emisi termionik dan menyebabkan efek Schottky.

Menerapkan medan listrik pada bahan yang dipanaskan menurunkan hambatan potensial, memungkinkan lebih banyak elektron melarikan diri. Ini mengurangi fungsi kerja sebesar ΔW, meningkatkan arus termionik. Penurunan hambatan ΔW dihitung dengan:

Persamaan Richardson yang dimodifikasi yang memperhitungkan penurunan hambatan ini adalah:

Persamaan Richardson yang dimodifikasi yang memperhitungkan penurunan hambatan ini adalah:

Persamaan ini menggambarkan efek Schottky atau emisi termionik yang ditingkatkan oleh medan, yang terjadi ketika medan listrik sedang (kurang dari sekitar 10^8 V/m) diterapkan pada bahan yang dipanaskan.

Emisi Medan

Ketika medan listrik sangat tinggi (lebih dari 10^8 V/m) diterapkan pada bahan yang dipanaskan, terjadi emisi elektron yang berbeda disebut emisi medan atau tunnelling Fowler-Nordheim.

Dalam kasus ini, medan listrik begitu kuat sehingga menciptakan hambatan potensial yang sangat tipis yang memungkinkan elektron menembus tanpa memiliki cukup energi termal. Jenis emisi atau tunnelling ini independen dari suhu dan hanya bergantung pada kekuatan medan listrik.

Efek gabungan dari emisi termionik yang ditingkatkan oleh medan dan emisi medan dapat dimodelkan oleh persamaan Murphy-Good untuk emisi thermo-field (T-F). Pada medan yang bahkan lebih tinggi, emisi medan menjadi mekanisme emisi elektron dominan, dan emitor beroperasi dalam rezim "cold field electron emission (CFE)".

Aplikasi

Efek Schottky digunakan dalam perangkat seperti mikroskop elektron, tabung vakum, lampu gas discharge, sel surya, dan dalam nanoteknologi.

Ringkasan

Efek Schottky adalah fenomena dalam fisika yang mengurangi energi yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron dari permukaan padat dalam vakum ketika diterapkan medan listrik pada permukaan. Ini meningkatkan pengeluaran elektron dari permukaan bahan yang dipanaskan dan mempengaruhi arus termionik, energi ionisasi permukaan, dan ambang batas fotoelektrik.

Efek Schottky terjadi ketika medan listrik sedang menurunkan hambatan potensial yang mencegah elektron melarikan diri dari permukaan, yang menurunkan fungsi kerja dan meningkatkan arus termionik. Hubungan antara densitas arus termionik, suhu, fungsi kerja, dan kekuatan medan listrik dapat dijelaskan oleh persamaan Richardson yang dimodifikasi.