ФИЗИКА ФИЗИКА АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ

ФИЗИКААВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯГ. Н. ФУРСЕЙСанкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. М.А. Бонч-БруевичаФурсей Г.Н., 2000©FIELD EMISSIONG. N. FURSEYField emission is a phenomenon that isdescribed by quantum mechanics. Its emissioncapability being million times higher than inany other known kinds of emission. Nowadaysthis phenomenon is experiencing its new lifedue to its wonderful applications in atomicresolution microscopy and electronic holography,and also in nanoelectonics. The mainproperties of field emission as well as the moststriking experimental facts are described.Автоэлектронная эмиссия – квантово-механическоеявление. Ее эмиссионная способностьв миллионы раз больше, чем у всехдругих известных видов эмиссии. Сейчасэто явление переживает второе рождениев связи с его замечательными применениямив микроскопии, электронной голографииатомного разрешения, наноэлектронике.Описываются основные свойства автоэлектроннойэмиссии и наиболее яркие экспериментальныефакты.www.issep.rssi.ruВВЕДЕНИЕПод электронной эмиссией понимается испускание электроновиз твердого тела или какой-либо другой среды.Наибольший интерес представляет эмиссия электроновв вакуум. Тело, из которого испускаются электроны, называетсякатодом. Электроны не могут самопроизвольнопокинуть поверхность катода, так как для этого надосовершить работу против внутренних сил, удерживающихих на границе раздела катод–вакуум. Таким образом,для того чтобы высвободить электроны из катода,необходимо затратить энергию. По способу, которымэта энергия передается катоду, эмиссионные процессыназываются термоэмиссией, когда энергия передаетсяэлектронам при нагревании катода за счет тепловыхколебаний решетки; вторичной электронной эмиссией,когда эта энергия передается другими частицами(электронами или ионами, бомбардирующими катод);фотоэлектронной эмиссией, при которой электронывыбиваются квантами света, и т.п.Автоэлектронной эмиссией 1 называется явление испусканияэлектронов в вакуум с поверхности твердоготела или другой среды под действием очень сильногоэлектрического поля напряженностью F = 10 7 –10 8 В/см.Для того чтобы создать такие сильные электрическиеполя, к обычным макроскопическим электродам необходимобыло бы прикладывать напряжения в десяткимиллионов вольт. Практически автоэлектронную эмиссиюможно возбудить при гораздо меньших напряжениях,если придать катоду форму тонкого острия с радиусомвершины в десятые или сотые доли микрона.Сейчас реализованы условия, когда при микроскопическихрасстояниях катод–анод, равных единицам илидолям микрона, и очень малых радиусах кривизны катодаr = 20–50 Å (1 Å = 10 −8 см) автоэмиссию удаетсяполучать при напряжениях всего в сотни и даже десяткивольт. Среди эмиссионных явлений автоэмиссиязанимает особое место, так как это чисто квантовый1Автоэлектронная эмиссия – сугубо отечественный термин.В зарубежной литературе это явление называется полевойэлектронной эмиссией: field emission – в английском языке,Feldemission – в немецком.96СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6, №11, 2000

ФИЗИКАэффект, при котором для высвобождения электроновиз катода не требуется затрат энергии на сам эмиссионныйакт в отличие от термо-, фото- и вторичнойэмиссии.Открытие автоэлектронной эмиссии привело к появлениюсовершенно новой области микро- и наноэлектроники,так называемой вакуумной микроэлектроники,позволило создать новые фундаментальные методыисследования топологии поверхности с атомным разрешением(сканирующая и просвечивающая электроннаямикроскопия сверхвысокого разрешения, туннельнаямикроскопия, электронная голография и др.).Открытие явления автоэлектронной эмиссии в1897 году связано с именем замечательного экспериментатораРоберта Вуда. При исследовании вакуумногоразряда Вуд заметил в сильном электрическом полеиспускание электронов, наблюдая свечение стекла подих воздействием, и описал это явление.МЕХАНИЗМ АВТОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИУровеньвакуумаУровеньФермиДно зоныU pМеталлU, эВ210−1ϕ −2−3−4−5−6−7−8−9−10−112−eFxe 2–------4x0 5 10 15 20Вакуум x, Åe −– eFx − ------e24xРис. 1. Потенциальный барьер на границе металл–вакуум: 1 – потенциал сил зеркального изображения,2 – потенциальный барьер в сильном электрическомполе. Уровень Ферми – энергия, соответствующаямаксимальной энергии электрона в металлепри температуре абсолютного нуля. Дно зоны – днозоны проводимости1Потенциальный барьерРабота против сил, удерживающих электрон внутри катода,обычно представляется в виде энергетическойдиаграммы (рис. 1). Совершение работы против удерживающихсил равнозначно тому, что электрону требуетсяпреодолеть потенциальный барьер U, созданныйэтими силами. Основными силами, удерживающимиэлектрон на поверхности катода, являются так называемыесилы зеркального изображения, связанные с тем,что электрон, покидающий катод, поляризует электронныйгаз внутри твердого тела таким образом, какбудто он создает внутри положительный заряд, равныйпо абсолютной величине заряду эмитированного электрона.Взаимодействие между этими зарядами осуществляетсяпо закону Кулона, и потенциал этих силU =где e – заряд электрона, x – расстояние, характеризующееудаление эмитированного электрона от поверхностикатода. Знак минус связан с тем, что за нуль энергиипринята энергия свободного электрона, находящегосяна бесконечном расстоянии от поверхности.Туннельный эффектe 2–-----,4xРабота, которую необходимо затратить для преодоленияпотенциального барьера на границе катод–вакуум,носит название работы выхода A = eϕ, где ϕ – потенциалработы выхода. Для того чтобы электрон мог покинутьповерхность катода, согласно представлениямклассической физики его энергия обязательно должнабыть больше, чем высота потенциального барьера.Однако есть физические ситуации, в которых электронможет освободиться не перепрыгивая через барьер,а проходя сквозь него. Это возможно в том случае,когда барьер на границе очень тонкий. Такой оченьтонкий барьер может быть создан сильным электрическимполем. Процесс просачивания электрона сквозьпотенциальный барьер называется туннельным эффектом.Именно в результате этого туннельного эффекта иосуществляется автоэлектронная эмиссия.Суммарный потенциал в этом случае имеет видU( x) =e 2–-----– eFx.4xПри этом форма потенциального барьера изменяетсятак, как это показано на рис. 1. Чем сильнее поле, темуже ´ потенциальный барьер.Для описания туннельного эффекта обычно вводятхарактеристику, которая называется прозрачностью потенциальногобарьера. Прозрачность барьера D определяетвероятность того, что электрон, упав изнутриметалла на барьер, пройдет сквозь него в вакуум. Квантово-механическиерасчеты показывают, что выражение(1)(2)ФУРСЕЙ Г.Н. АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ 97

ФИЗИКАдля прозрачности произвольного барьера может быть записанов видеD ≈ expl2–-- 2m( U–E) dxh ∫,0где h = 6,62 ⋅ 10 −34 Дж ⋅ с – постоянная Планка, m – массатуннелирующей частицы, U – потенциальная энергия,Е – энергия электрона, падающего на барьер.Из этого выражения следует, что вероятность прохождениячастицы сквозь потенциальный барьер оченьсильно зависит от ширины барьера и его превышениянад уровнем энергии туннелирующего электрона E, тоесть от U − E или в конечном счете от высоты барьера,определяемой работой выхода. Ширина же барьера,как можно видеть из рис. 1, зависит от напряженностиэлектрического поля.Если мы знаем, сколько электронов падает изнутриметалла на потенциальный барьер, а это может бытьрассчитано из теории твердого тела, и знаем прозрачность,то можно рассчитать полный эмиссионный токj электронов, выходящих в вакуум, и получить формулудля автоэлектронной эмиссии. Такие квантово-механическиерасчеты впервые были выполнены Р. Фаулером(R.H. Fowler) и Л.В. Нордгеймом (L.W. Nordheim):j = 1 54 10 – 6-------------- F2(4)ϕt 2( y)exp 6 83 10 7 ϕ2 ⁄ 3, ⋅– , ⋅ --------- ϑ( y),Fгде y = 3,79 ⋅ 10 – 4( F) ⁄ ϕ. Функции ϑ(y) и t(y) табулированы[1, 2]. Функция t(y), стоящая в предэкспоненциальноммножителе, близка к единице и слабо изменяетсяс изменением аргумента. Функция ϑ(y) называетсяфункцией Нордгейма и учитывает понижение потенциальногобарьера.Теория Фаулера–Нордгейма прекрасно объяснилаэкспериментальные факты. Она полностью подтвердилаэкспоненциальную зависимость эмиссионноготока от поля. Из нее также следует возможность получениягигантских плотностей тока, в миллионы разпревышающих плотности тока, которые могли бы бытьполучены любым другим традиционным способом – врезультате термо-, фото- и других видов эмиссии.Вследствие экспоненциальной зависимости следует,что разброс эмитированных электронов по энергиямоказывался в несколько раз более узким, чем в случаетермоэмиссии. Из теории вытекает, что автоэмиссиядолжна наблюдаться также при низких температурахвплоть до температур, близких к абсолютному нулю.Все эти свойства автоэмиссии были подтверждены экспериментально.Процесс автоэмиссии оказался практическибезынерционным.(3)Уникальные свойства автоэмиссии вызвали исключительныйинтерес у инженеров и технологов, таккак открывали совершенно новые перспективы приложенийв области приборостроения, диагностики и технологии.ПОЛЕВАЯ ЭМИССИОННАЯ МИКРОСКОПИЯВажный этап в исследовании полевой эмиссии связанс изобретением в 1936 году Э. Мюллером автоэмиссионногомикроскопа-проектора [1, 2]. Практически сэтого момента начинается последовательное накоплениесведений о поверхностных свойствах полевых эмиттеров.С помощью этого прибора удалось выяснитьмногие причины, приводящие к нестабильности процессаполевой эмиссии, исследовать характер измененияформы полевого эмиттера под воздействием поля,температуры, адсорбции чужеродных атомов, электроннойи ионной бомбардировки. Высокие увеличение иразрешающая способность автоэмиссионного микроскопасделали его незаменимым инструментом приизучении адсорбции, десорбции, эпитаксии, поверхностнойдиффузии, фазовых превращений и др. [1, 2, 4].Принцип полевой эмиссионной микроскопии состоитв том, что если на пути электронного потока,эмитированного с тонкого острия (десятые доли микрона),на макроскопическом расстоянии (порядка несколькихсантиметров) поставить флуоресцирующийэкран – анод, то на нем электронные лучи отобразятпроекцию вершины острия с очень большим увеличением(рис. 2).Так как электроны, эмитируемые с поверхностиострия, разлетаются почти радиально, то увеличениетакого микроскопа-проектора равно отношению расстоянияот острия до экрана к радиусу вершины острия.Если быть более точным, то на траекторию электроноввлияют основание острия и электроды, на которых онозакреплено, поэтому траектории не совсем радиальны,электроны движутся по некоторым пологим параболами проекция на экране оказывается немного поджатой.С учетом этого обстоятельства увеличение M выражаетсяпростой формулойM = 1 -- R⋅ --- ,(5)γ rгде γ – коэффициент сжатия (1,5 < γ < 2), R – расстояниеанод–катод, r – радиус острия эмиттера. Посколькуострие имеет размеры порядка десятых или сотыхдолей микрометра, а расстояние R может быть сделанопорядка 3–10 см, увеличение такого устройства оказываетсяочень большим и может достигать 10 5 –10 6 крат.Э. Мюллер впервые применил такой принцип автоэмиссионноймикроскопии для изучения распределенияплотности эмиссионного тока на поверхности98СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6, №11, 2000

ФИЗИКАнаправлении, также представлена на рис. 2, б. На этойкартине можно видеть отдельные атомы в виде отдельныхточек. Это было великое изобретение – первое вистории человечества прямое наблюдение атомнойструктуры вещества. К сожалению, вследствие ограниченностиобъема статьи мы не можем описать здесьпринцип автоионной микроскопии и те выдающиесядостижения, которые были получены с помощью этогозамечательного прибора. Это предмет специального рассмотрения.Слева снизу на рис. 2, в приведена фотография острия-монокристаллаW, полученная с очень высокимразрешением (δ = 8 Å) в растровом электронном микроскопеяпонскими учеными фирмы “Hitachi” (иллюстрацияк проспекту растрового электронного микроскопаS900). Здесь же приведена шариковая модельвершины такого острия (рис. 2, г).Автоэмиссионный микроскоп обладает высокимразрешением. Под разрешением понимается возможностьраздельно наблюдать на объекте две близлежащиеточки. В электронной полевой микроскопии разрешениеопределяется тем, что электрон обладает волновойприродой, то есть в соответствии с соотношением деБройля длина его волны λ = h/p, где p = mυ – импульсэлектрона. Если к промежутку катод–анод микроскопаприложить ускоряющее напряжение U, то длина волныэлектрона, как можно легко показать, соответствуетλ = 12, 3 ⁄ U в ангстремах, если U выражено в вольтах.Оказывается, что за счет эффекта дифракции размытиепри обычных для полевой эмиссионной микроскопииускоряющих напряжениях в несколько киловольт равноприблизительно 8 Å. Кроме того, размытие происходиттакже из-за того, что покидающий поверхностьтуннелирующий электрон имеет тангенциальную поотношению к поверхности составляющую скорости.Суммарное размытие в обычных условиях полевойэмиссионной микроскопии составляет 20–30 Å. Согласносделанным оценкам (см. [4]), разрешающая способностьполевого эмиссионного микроскопа δ можетбыть вычислена по приближенной формулеrδ ≈ 262 , γ ⎛------------------------⎞ 1⁄2Å, (6)⎝kϑ( y)ϕ 1⁄2 ⎠где γ – коэффициент сжатия, r – радиус эмиттера (в Å),k – коэффициент, k ≈ 5, ϑ(y) – функция Нордгейма, ϕ –работа выхода (в эВ).Полевой эмиссионный микроскоп оказался замечательнымприбором, позволившим исследовать важнейшиесвойства поверхности в сильном электрическом полеи различные тонкие явления на поверхности. Преждевсего полевой эмиссионный микроскоп дал возможностьпонять то, что происходит на поверхности само-го эмиттера в различных условиях: выяснить причинынестабильности в работе полевого катода, уточнить егоэмиссионные характеристики, измерить локальныеплотности тока из различных участков эмитирующейповерхности и др. С помощью полевого эмиссионногомикроскопа оказывается возможным идентифицироватькристаллическую структуру вещества посредствомсравнения параметров эмиссионного изображения срассчитанными кристаллографическими проекциями.На острийных микрокристаллах оказалось возможнымисследовать явления в сильных электрическихполях (10 7 –10 8 В/см), значения которых недостижимына макроскопических объектах.Э. Мюллер обнаружил явление поверхностной перестройкиострия, обусловленной миграцией поверхностныхатомов при нагреве эмиттера в сильном электрическомполе. То, что перестройка связана с изменениемформы кристалла (его огранкой), было показано вблестящих работах Бенджамина Дженкинса и проф.И.Л. Сокольской.Оказалось, что явление перестройки играет исключительноважную роль в возникновении неустойчивостиэмиссионного процесса вследствие формирования наэмитирующей поверхности острых “ребер” и маленькихнанометровых выступов. Это приводит к локальномуусилению электрического поля и резкому увеличениюэмиссионного тока. Пример перестройки с образованиемнанометровых выступов на поверхности острия приведенна рис. 3.Как мы указывали, разрешение полевого микроскопасоставляет 20–30 Å, и сделать его лучше принципиальнотрудно. Тем не менее для очень маленьких выступовна поверхности разрешение может оказатьсяболее высоким. В 1970 году японские ученые М. Сасакии Т. Хиби для очень острых микровыступов на поверхностиосновного острия подложки получили почтиатомарное разрешение (δ = 4 Å). В работах нашейгруппы удалось наблюдать ребра с “остротой” всего в2–3 атома (рис. 4).Полевой эмиссионный микроскоп позволяет изучатьсверхмедленные перемещения на поверхности,детально исследовать поверхностную миграцию, двухмерноеи трехмерное испарение, различные химическиереакции, в том числе реакции в сильном электрическомполе.С помощью полевого эмиссионного микроскопавозможно количественное измерение важнейших характеристикповерхности кристаллов: определениеработы выхода поверхности, измерение энергий активациимиграции, десорбции и испарения атомов, определениеразмеров двух- и трехмерных образований наповерхности, определение энергии связи в двумерных100СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6, №11, 2000

ФИЗИКАНановыступыПРЕДЕЛЬНЫЕ ПЛОТНОСТИ ТОКААВТОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИСледствием квантово-механической природы процессаавтоэмиссии является возможность получения громадныхплотностей тока. В частности, это связано стем, что туннельный механизм высвобождения электроновиз твердого тела не требует энергетических затратна эмиссионный акт и исключает, таким образом,необходимость внешнего воздействия на материал“Атомно-острыеребра”Рис. 3. Нановыступы на W-острие, образующиесяпри перестройке его поверхности в сильном электрическомполекристаллах. Полевая эмиссионная микроскопия позволяетисследовать высокотемпературные фазовые превращенияи ориентационные соотношения переходаодной кристаллической модификации материала вдругую.Острийная форма микрокристалла позволяет реализоватьуникальный метод получения атомарночистойповерхности, используя процесс десорбции ииспарения атомов электрическим полем при непосредственномнаблюдении за процессом в полевомэмиссионном микроскопе. Именно таким способомудалось получить атомарно-чистые поверхности полупроводниковыхкристаллов Ge, Si, GaAs и др. [5].В 1995 году на симпозиуме по полевой эмиссии(Мэдисон, США) были представлены блестящие эксперименты,позволившие с помощью полевого эмиссионногомикроскопа наблюдать циклические реакциина поверхности твердого тела. Одна из таких работбыла представлена В. Городецким (Институт катализаСибирского отделения РАН) совместно с немецкимиучеными из Института Фрица Хабера (Fritz-Haber-Institute),другая – молодым ученым из Швейцарии докторомС. Воссом (Woss). Работа С. Восса была удостоенамедали им. Эрвина Мюллера, присуждаемой Обществомавтоэлектронной эмиссии (Field Emission Society)молодым ученым.Приведенный перечень далеко не исчерпывает возможностиполевой эмиссионной микроскопии. Эта методикав настоящее время активно развивается и позволяетнадеяться на открытие новых эффектов и явлений.“Атомно-острыеребра”WMoРис. 4. Атомно-острые ребра, сформированные наповерхности острийных монокристаллов W и Mo впроцессе перестройки поверхности в сильном электрическомполеФУРСЕЙ Г.Н. АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ 101

ФИЗИКАкатода, то есть его нагрева, бомбардировки, интенсивногооблучения и т.п.Для металлов при концентрации электронов в зонепроводимости 10 22 –10 23 см −3 поток электронов, падающихна границу раздела металл–вакуум, способен впринципе обеспечить плотность тока более 10 11 А/см 2 .Максимальная плотность тока эмиссии j max, котораяможет быть обеспечена электронами зоны проводимостив условиях, когда потенциальный барьер награнице полностью снят электрическим полем, то естькогда прозрачность барьера D = 1, может быть представленавыражениемj A/см 2 max = π emE 2⋅ F-------------------- 4,3⋅10 9 E 2 F 1,1⋅10 11, (7)2h 3где E F = p F------ – энергия Ферми в электронвольтах, отсчитаннаяот дна зоны проводимости. Для большинст-2mва металлов E F 5 эВ, что и использовано при численнойоценке в (7).На самом деле практически достигаемые плотноститока оказываются меньшими, чем даваемые формулой(7). Это связано с тем, что, хотя никакого внешнеговоздействия на катод для осуществления самого автоэмиссионногопроцесса, как было сказано выше, неоказывается, ток проводимости, протекающий черезтело катода, вследствие интенсивного тепловыделенияразрушает автоэлектронный эмиттер.Экспериментально были предприняты попыткиобойти это ограничение, связанное с разогревом автоэмиттера.Идеи этих опытов состояли в следующем.1. Поскольку нагрев – принципиально инерционныйпроцесс, то можно увеличить предельную плотностьтока, уменьшая длительность его отбора, то естьприкладывая импульсы поля очень короткой длительности.Максимальные плотности тока были достигнутыпри использовании наносекундных импульсов(10 −9 с). При этом были получены плотности тока до10 9 А/см 2 [2].2. Была предпринята попытка уменьшить тепловыделениеза счет глубокого охлаждения автоэмиттера.Охлаждение до температуры 2–4,2 К позволило увеличитьj maxв два-три раза.3. Рекордные плотности тока 10 11 А/см 2 были достигнутыпри опытах с остриями размерами 10–30 Å.Вследствие малости автоэлектронного эмиттера электроныпроходят сквозь тело острия, практически невыделяя энергию, поскольку длина свободного пробега,то есть расстояние, на котором электрон может провзаимодействоватьс атомами вещества, много большеразмера эмиттера.Результаты по предельным плотностям тока, полученныев разные годы различными авторами, представленыв табл. 1 и 2.Таблица 1 (см. [2]). Зависимость плотности тока j recordот длительностиимпульса τ (r эмиттера≈ 3 ⋅ 10 −5 см)Материал τ, с j max, A/см 2W Стационарность 10 7W 10 1 –10 −3 2 ⋅ 10 7W 10 −5 –10 −6 5 ⋅ 10 7 –10 8W 10 −7 3 ⋅ 10 8W 10 −8 (5–6) ⋅ 10 8W 10 −9 10 9LaB 63 ⋅ 10 −6 10 7 –10 8ZrC 3 ⋅ 10 −6 10 7 –10 8Ta 4 ⋅ 10 −6 5 ⋅ 10 7Re 4 ⋅ 10 −6 (3–5) ⋅ 10 7Таблица 2. Зависимость плотности тока j record(см. [2])Условия j record, A/см 2τ ≈ 10 −9 с До 10 9Глубокое охлаждение (4,2 К), τ = 2 ⋅ 10 −8 с 2 ⋅ 10 9Локализация (W + ZrO), τ = 2 ⋅ 10 −6 с 5 ⋅ 10 9Субмикроострие (r = 10 −7 см), стационарныйотбор токаНЕКОТОРЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯАВТОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ10 9 –10 10Нанометровое острие (r = 10 −7 см), τ = 10 −4 с 10 10 –10 11Благодаря своим замечательным свойствам автоэлектроннаяэмиссия всегда была лакомым кусочком дляприкладников. Однако по-настоящему она нашласерьезное применение практически в последнее десятилетие.Автокатоды стали использовать в различныхэлементах вакуумной микроэлектроники: транзисторах,преобразователях частоты, усилителях, различногорода прецизионных датчиках давления, регулировкиуправления микрозазорами и др.Рассел Янг предложил и практически реализовалидею туннельного микроскопа. Несколько лет спустяГерд Бинниг (Gerd Binnig) и Генрих Рорер (HeinrichRohrer) создали сканирующий туннельный микроскопатомного разрешения. Это достижение было удостоеноНобелевской премии за 1986 год (вместе с Э. Руской(Ernst Ruska)).Сейчас исследования с помощью полевого ионногои сканирующего туннельного микроскопа кардинальнопродвинули наши представления о структуре102СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6, №11, 2000

ФИЗИКААвтоэлектронныйэмиттер2 мкмСотовыйанод2. Единичные автокатоды нашли применение вэлектронно-зондовых системах: просвечивающих ирастровых электронных микроскопах атомного разрешения,в системах электронной литографии и ожеспектроскопии.Создание этого нового класса приборовсверхвысокого разрешения стало возможно благодарятому, что острийный автокатод является почтиидеальным точечным источником электронов с оченьузким энергетическим спектром и большой яркостью.Самым последним достижением является реализацияидеи электронной голографии. В электронной голографииудается получить объемное изображениеатомных объектов. Этот результат был получен благодарятому, что острийный автоэмиттер обладает одновременнобольшой яркостью и высокой пространственнойи временной когерентностью.ЛИТЕРАТУРАРис. 5. Многоэмиттерная матрица с сотовым анодом.Напряжение на аноде 25 кВповерхности, о явлениях адсорбции, эпитаксии, растворения,диффузионных явлениях на поверхности,катализе. В сочетании с масс-спектрометрией ионнаяпроекционная микроскопия позволила решать задачипо созданию прецизионных сплавов в металлургии и др.Наиболее яркие достижения последних лет связаныс двумя главными применениями.1. Создание на базе многоострийных автокатодовнового класса дисплеев. Многоострийный автокатод втаком дисплее представляет собой своего рода “ежа” смиллионами и десятками миллионов острий на квадратныйсантиметр. Против такого многоострийного коврана микронном расстоянии располагается сотовый анодтаким образом, что каждое острие находится внутрисоответствующей сотовой ячейки. Поскольку радиусострия очень маленький (20–30 Å), а расстояние катод–анодвсего 1–2 мкм, напряжение, требуемое дляполучения тока автоэмиссии, оказывается весьма низким– всего десятки, максимум сотни вольт. Это обстоятельствопозволило создать плоские дисплеи, по яркости,четкости и разрешению существенно превышающиеиспользуемые в данное время. Кроме того, такие дисплеиоказываются дешевле существующих. Примермногоострийной матрицы с сотовым анодом приведенна рис. 5.1. Елинсон М.И., Васильев Г.Ф. Автоэлектронная эмиссия /Под ред. Д.В. Зернова. М.: Гос. изд. физ.-мат. лит., 1958. 272 с.2. Ненакаливаемые катоды / Под ред. М.И. Елинсона. М.:Сов. радио, 1974. 336 с.3. Brodie I., Spindt C.A. Vacuum Microelectronics // Advances inElectronics and Electron Physics. N.Y.: Acad. Press, 1992. Vol. 83.P. 1–106.4. Модинос А. Авто-, термо- и вторично-электронная эмиссионнаяспектроскопия: Пер. с англ. / Под ред. Г.Н. Фурсея. М.:Наука, 1990. 320 с.5. Фишер Р., Нойман Х. Автоэлектронная эмиссия полупроводников:Новое в исследовании автоэлектронной эмиссии полупроводников:Пер. с нем.; С доп. обзором Г.Н. Фурсея иО.И. Львова / Под общ. ред. И.Л. Сокольской. М.: Наука,1971. 215 c.Рецензент статьи В.И. Петров* * *Георгий Николаевич Фурсей, доктор физико-математическихнаук, профессор, зав. кафедрой физикиСанкт-Петербургского государственного университетателекоммуникаций, лауреат Государственнойпремии СССР, академик РАЕН, награжден медальюим. П.Л. Капицы. Область научных интересов – эмиссионнаяэлектроника, физика поверхности, физикаплазмы. Автор открытия, двух монографий и более200 статей.ФУРСЕЙ Г.Н. АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ 103