Apakah Kesan Schottky

Apakah Efek Schottky?

Definisi Efek Schottky

Efek Schottky didefinisikan sebagai pengurangan energi yang dibutuhkan untuk mengeluarkan elektron dari permukaan benda padat dalam vakum ketika medan listrik diterapkan. Ini meningkatkan pelepasan elektron dari bahan yang dipanaskan dan mempengaruhi arus termionik, energi ionisasi permukaan, dan ambang batas fotoelektrik. Dinamai menurut Walter H. Schottky, efek ini sangat penting untuk perangkat pemancar elektron seperti senjata elektron.

Emissi Termionik

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

Emissi termionik adalah pelepasan (pembebasan) pembawa muatan (ion atau elektron) dari permukaan suatu 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 tersebut.

Fungsi kerja didefinisikan sebagai energi minimum yang diperlukan untuk elektron melarikan diri dari permukaan bahan karena energi termal. Fungsi kerja bervariasi tergantung pada bahan, struktur kristal, kondisi permukaan, dan lingkungan. Fungsi kerja yang lebih rendah menghasilkan pelepasan elektron yang lebih tinggi.

Hubungan antara densitas arus emissi 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 hasil kali 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 emissi termionik dan menyebabkan efek Schottky.

Penerapan 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 oleh:

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 emissi termionik yang ditingkatkan oleh medan, yang terjadi ketika medan listrik sedang (kurang dari sekitar 108 V/m) diterapkan pada bahan yang dipanaskan.

Emissi Medan

Ketika medan listrik sangat tinggi (lebih dari 108 V/m) diterapkan pada bahan yang dipanaskan, terjadi jenis emisi elektron yang berbeda yang disebut emissi medan atau tunnelling Fowler-Nordheim.

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

Efek gabungan dari emissi termionik yang ditingkatkan oleh medan dan emissi medan dapat dimodelkan oleh persamaan Murphy-Good untuk emissi thermo-field (T-F). Pada medan yang bahkan lebih tinggi, emissi medan menjadi mekanisme emisi elektron dominan, dan emitor beroperasi dalam rezhim "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 benda padat dalam vakum ketika medan listrik diterapkan pada permukaannya. Ini meningkatkan pelepasan 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 digambarkan oleh persamaan Richardson yang dimodifikasi.