On relation between the autoemitter top field, anode voltage and cathode geometry

• Published in: Вопросы атомной науки и техники
• Date: 2009
• Main Authors: Stetsenko, B.V., Shchurenko, A.I.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2009
• Subjects: Низкотемпературная плазма и плазменные технологии
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88307
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: On relation between the autoemitter top field,
 anode voltage and cathode geometry / B.V. Stetsenko, A.I. Shchurenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 1. — С. 136-138. — Бібліогр.: 8 назв. — англ.

A field emission diode has been made up on the basis of a flat metal anode and pin cathode (of the height a) that is
 mounted on a flat metal plate parallel to the anode. The potential of the field emission diode has been calculated as the
 function of the pin cathode shape, its height, the anode-cathode potential and the potential value into cathode. It has
 been shown that the potential barrier transparency possesses a nonlinear dependence on the anode potential in the
 Fowler-Nordheim coordinates, if the cathode height (a) is less than 1000 nm. To obtain a measurable field emission
 current, the following condition should be met: Fmid·a>φ, were Fmid is the macroscopic field strength within the anodecathode
 spacing, and φ is the pin cathode work function. Therefore, to get the field emission current, either the field
 strength should be >10⁶ V/cm, or another field source should be used in addition. For example, the contact electrode
 potential between the pin part of the cathode and its base can provide such a field source. An analytic function was
 derived for the electric field of a pin cathode located on a flat substrate. Розрахований потенціал автоемісійного діоду. Показано, що при зменшенні висоти вістря катоду
 (<1000 нм) прозорість потенційного бар’єру залежить в координатах Фаулера-Нордгейма нелінійно від анодної
 напруги. Необхідною умовою автоемісії є нерівність Fmid·a>φ, де Fmid – величина макроскопічного поля, а φ –
 робота виходу катоду. Отже, для одержання автоемісійного струму з вістрів необхідно чи велике середнє поле
 між електродами (>10⁶ В/см), чи додаткові до зовнішнього джерела поля. Таке поле може створюватися
 контактною різницею потенціалів між підкладкою і вістрям. Одержана аналітична формула для потенціалу
 електричного поля. Рассчитан потенциал автоэмиссионного диода. Показано, что при уменьшении высоты острия катода
 (<1000 нм) прозрачность потенциального барьера зависит в координатах Фаулера-Нордгейма нелинейно от
 анодного напряжения. Необходимым условием автоэмиссии является неравенство Fmid·a>φ, где Fmid – величина
 макроскопического поля, а φ – работа выхода катода. Таким образом, для получения автоэмиссионного тока из
 остриев необходимо либо высокое среднее поле между электродами (>10⁶ В/см), либо дополнительные к
 внешнему источники поля. Такое поле может создаваться контактной разностью потенциалов между
 подложкой и острием. Получена аналитическая формула для потенциала электрического поля.