Шотки эффект

        уменьшение работы выхода (См. Работа выхода) электронов из твёрдых тел под действием внешнего ускоряющего их электрического поля. Ш. э. проявляется в росте тока насыщения термоэлектронной эмиссии (См. Термоэлектронная эмиссия), в уменьшении энергии поверхностной ионизации (см. Ионная эмиссия) и в сдвиге порога фотоэлектронной эмиссии (См. Фотоэлектронная эмиссия) в сторону бо́льших длин волн λ Ш. э. возникает в полях Е, достаточных для рассасывания пространств. заряда у поверхности эмиттера (Е Шотки эффект 10 —100 в․см^―1), и существен до полей Е Шотки эффект 10⁶ в^. см^―1. При Е > 10⁷ в․см^―1 начинает преобладать просачивание электронов сквозь потенциальный барьер на границе тела (Туннельная эмиссия).

         Классическая теория Ш. э. для металлов создана немецким учёным В. Шотки (1914). Из-за большой электропроводности металла силовые линии электрического поля перпендикулярны его поверхности. Поэтому электрон с зарядом —е, находящийся на расстоянии х > а (а — межатомное расстояние) от поверхности, взаимодействует с ней так, как если бы он индуцировал в металле на глубине х своё «электрическое изображение», т. е. заряд +е. Сила их притяжения:

        

         (1)

         (ε_o — Диэлектрическая проницаемость вакуума), потенциал этой силы (φ _{э. и.} = —е/16πε_ох. Внешнее электрическое поле уменьшает φ _{э. и.} на величину Е^. х (см. рис.); на границе металл — вакуум появляется потенциальный барьер с вершиной при х = х_м =E ≤ 5^.10⁶в^. см^―1 x_m ≥ 8Å. Уменьшение работы выхода Φ за счёт действия поля равно: Е = 10⁵в^. см^―1 ΔΦ = 0,12 эв и х_м=60 Å. В результате Ш. э. j экспоненциально возрастает от j_o до к — Больцмана постоянная, а частотный порог фотоэмиссии

        

        . (2)

         В случае, когда эмиттирующая поверхность неоднородна и на ней имеются «пятна» с различной работой выхода, над её поверхностью возникает электрическое поле «пятен». Это поле тормозит электроны, вылетающие из участков катода с меньшей, чем у соседних, работой выхода. Внешнее электрическое поле складывается с полем пятен и, возрастая, устраняет тормозящее действие последнего. Вследствие этого эмиссионный ток из неоднородного эмиттера растет при увеличении E быстрее, чем в случае однородного эмиттера (аномальный Ш. э.).

         Влияние электрического поля на эмиссию электронов из полупроводников (См. Полупроводники) белее сложно. Электрическое поле проникает в них на бо́льшую глубину (от сотен до десятков тысяч атомных слоев). Поэтому заряд, индуцированный эмиттированным электроном, расположен не на поверхности, а в слое толщиной порядка радиуса экранирования r_э. Для х > r_э справедлива формула (1), но для полей Е во много раз меньших, чем у металлов (ЕШотки эффект10²—10⁴ в/см). Кроме того, внешнее электрическое поле, проникая в полупроводник, вызывает в нём перераспределение зарядов, что приводит к дополнительному уменьшению работы выхода. Обычно, однако, на поверхности полупроводников имеются поверхностные электронные состояния. При достаточной их плотности (Шотки эффект10¹³ см^―2) находящиеся в них электроны экранируют внешнее поле. В этом случае (если заполнение и опустошение поверхностных состояний под действием поля вылетающего электрона происходит достаточно быстро) Ш. э. такой же, как и в металлах. Ш. э. имеет место и при протекании тока через контакт металл — полупроводник (см. Шотки барьер, Шотки диод).

        

         Лит.: Schottky W., «Physikalische Zeitschrift», 1914, Bd 15, S. 872; Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Ненакаливаемые катоды, М., 1974.

         Т. М. Лифшиц.

        

        Ф э.и. — потенциальная энергия электрона в поле силы электрического изображения; еЕх — потенциальная энергия электрона во внешнем электрическом поле; Ф — потенциальная энергия электрона вблизи поверхности металла а присутствии внешнего электрического поля: Ф_м — работа выхода металла; ∆Ф — уменьшение работы выхода под действием внешнего электрического поля; Е_F — уровень Ферми в металле; х_м — расстояние от вершины потенциального барьера до поверхности металла; штриховкой показаны заполненные электронные состояния в металле.