Low-macroscopic-field electron emission from carbon films and other electrically nanostructured heterogeneous materials: hypotheses about emission mechanism

Forbes, Richard G.

doi:10.1016/s0038-1101(00)00208-2

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“…(9), determinamos o fator de redução µ = 0,88 e obtivemos β ∼ = 98. Esteé um valor razoável para o fator de amplificação do campo elétrico [1], resultando num campo elétrico local F ∼ =15 V/nm, que corresponde bemàquele necessário para iniciar a emissão por campo através de um microelemento emissor. A Fig.…”

Section: Procedimentos Experimentais E Resultadosunclassified

“…Estas pequenas imperfeições na superfície, invisíveis a olho nu, alteram a direção do campo elétrico local e aumentam sua intensidade devido ao efeito das pontas [1]. Para valores de intensidade do campo elétrico local da ordem de 10 5 -10 6 Vcm −1 (dependendo da função trabalho do metal usado), há uma probabilidade de ocorrer a "emissão a frio" de elétrons da superfície metálica polarizada negativamente (superfície catódica).…”

Section: Introductionunclassified

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Visualizando tunelamento quântico através da geração de microplasmas

Sismanoglu¹,

Nascimento²,

Aragão³

2015

Rev. Bras. Ens. Fis.

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O tunelamento quântico (ou efeito túnel)é um fenômeno que proporciona inúmeras aplicações tecnológicas através da aplicação direta dos conceitos da mecânica quântica. De acordo com este fenômeno, elétrons podem ser extraídos de superfícies metálicas sob as quais há um enorme gradiente de potencial, ou seja, um intenso campo elétrico local. Através de um dispositivo elétrico conhecido como microcatodo oco, duas camadas de metal intercaladas por uma fina camada de mica (com espessura d = 3 µm), perfurada com furo de diâmetro D = 200 µm e na pressão de 20 Torr, propiciou a emissão a frio de elétrons para um microcampo elétrico local de aproximadamente 15 V/nm. Os metais polarizados com uma diferença de potencial elétrico de aproximadamente 390 V permitiram a passagem dos elétrons através da barreira de potencial presente na região do furo catódico. A curva de Fowler-Nordheim ratificou a eficácia do fenômeno na geração de um microplasma neste furo, visível a olho nu. Palavras-chave: tunelamento quântico, microcatodo oco, Fowler-Nordheim.The quantum tunneling is a phenomenon that provides numerous technological applications through direct application of the concepts of quantum mechanics. According to this phenomenon, electrons can be extracted from metal surfaces under which there is a huge potential gradient, ie, an intense local electric field. Through a system known as microhollow cathode two metal layers interspersed by a thin mica layer (with thickness d = 3 µm), perforated with holes of diameter D = 200 µm at a pressure of 20 Torr, led the extraction of cold electrons at a local electric microfield of approximately 15 V/nm. The voltage of about 390 V applied at these metals allowed the passage of electrons through the potential barrier at the cathode hole region. The FowlerNordheim curve confirmed the effectiveness of the phenomenon in the generation of microplasma inside the hole, visible to the naked eyes. Keywords: quantum tunneling, microhollow cathode, Fowler-Nordheim. IntroduçãoPlaca metálica que apresenta microprotrusões em sua superfície pode gerar gradientes de potencial elétrico intensos na região próxima a esta superfície, quando o metalé polarizado eletricamente. Estas pequenas imperfeições na superfície, invisíveis a olho nu, alteram a direção do campo elétrico local e aumentam sua intensidade devido ao efeito das pontas [1]. Para valores de intensidade do campo elétrico local da ordem de 10 5 -10 6 Vcm −1 (dependendo da função trabalho do metal usado), há uma probabilidade de ocorrer a "emissão a frio" de elétrons da superfície metálica polarizada negativamente (superfície catódica). A emissão a frio (ou "electron field emission")é um processo que ocorre em superfícies metálicas através da aplicação de intenso campo elétrico, onde os elétrons são extraídos através do fenômeno conhecido por tunelamento quântico ou efeito túnel. Neste fenômeno os elétrons podem transpor um estado de energia classicamente proibido, podendo escapar de regiões cercadas por barreiras de potencial mesmo quando sua energi...

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Section: Procedimentos Experimentais E Resultadosunclassified

Section: Introductionunclassified

Visualizando tunelamento quântico através da geração de microplasmas

Sismanoglu¹,

Nascimento²,

Aragão³

2015

Rev. Bras. Ens. Fis.

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“…The theory of field electron emission from carbon based emitters has been recently addressed to. An excellent account of early work on carbon based film emitters and other nanostructured heterogeneous materials and also hypotheses about emission mechanism have been reported by Forbes (Forbes, 2001). The F-N equation (Eq.12) has also been used by researchers to describe field emission from carbon nanotubes (CNT's) against many theoretical difficulties (Forbes, 2010).…”

Section: Recent Developments In the Theory Of Field Electron Emissionmentioning

confidence: 92%

Field Emission from Nanowires

Joag¹,

More²,

Jamali‐Sheini³

2011

Nanowires - Implementations and Applications

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“…Dla nanorurek węglowych lub krawędzi grafenu, β może osiągnąć wartości rzędu kilku tysięcy [8,9]. W wypadku katod polowych z warstw kompozytowych przez niejednorodności należy rozumieć przewodzące fazy elektro-kompozytowych materiałów [10]. Fazy te są wkomponowane w osnowy dielektryczne lub słabo przewodzące i umożliwiają powstawanie ścieżek przewodzących prąd elektryczny.…”

Section: Wstępunclassified

Wpływ przygotowania powierzchni na elektronową emisję polową powłok TiO2 natryskanych plazmowo z zawiesin

Znamirowski

Kozerski

Łatka

et al. 2015

Przegląd Spawalnictwa

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StreszczenieW pracy badano elektronową emisję polową z powłok TiO2 na podłożach ze stali austenitycznej. Powłoki natryskiwano plazmowo z użyciem zawiesin. Zawiesiny sporządzano na bazie mieszaniny alkoholu etylowego 50% i wody 50%. Powierzchnie próbek toczono lub poddawano obróbce strumieniowo-ściernej. Stwierdzono, że emitery polowe natryskane na powierzchnie poddane wcześniej obróbce strumieniowo-ściernej charakteryzują się lepszą stabilnością emisji elektronowej.Słowa kluczowe: natryskiwanie plazmowe z zawiesin; powłoki TiO2; mikrostruktura; elektronowa emisja polowa AbstractThe electron field emission of TiO2 coatings on substrates made of austenitic steel has been investigated. Plasma sprayed coatings using suspensions. The suspensions were prepared based on a mixture of 50% ethyl alcohol and 50% water. The surfaces of the samples machined or subjected to abrasive blasting. It has been found that the field emitters been sprayed onto the surface before blasting, they have better stability of electron emission.Keywords: suspension plasma spraying, TiO2 coatings, microstructure, field electron emission WstępNatryskiwanie plazmowe z użyciem zawiesin (ang. suspension plasma spraying), SPS, jest badane i stosowane w ostatnich latach szczególnie intensywnie ze względu na interesujące własności powłok jakie można uzyskać przy użyciu tej metody. Metoda ta polega na użyciu ciekłej zawiesiny proszku jako materiału dodatkowego i umożliwia stosowanie proszku o wymiarach submikronowych lub nanometrycznych. Faza ciekła służy jako medium transportujące bardzo drobne cząsteczki proszku i pozwala na wprowadzenie ich w centralną część strumienia plazmy. Schemat procesu SPS przedstawia rysunek 1.Transport i podawanie zawiesiny może być realizowane przez różne układy. Najczęściej wykorzystuje się prosty i tani system pneumatyczny, w którym prędkość wstrzeliwania zawiesiny kontroluje się poprzez wartość ciśnienia sprężonego powietrza (rys. 1). Z kolei zastosowanie pomp perystaltycznych wymaga użycia sterowników elektronicznych, jednak jest bardziej precyzyjne oraz daje możliwość wykonania powłok gradientowych [1].Powłoki natryskiwane plazmowo z zawiesin, w porówna-niu do konwencjonalnych odpowiedników charakteryzują

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Low-macroscopic-field electron emission from carbon films and other electrically nanostructured heterogeneous materials: hypotheses about emission mechanism

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Visualizando tunelamento quântico através da geração de microplasmas

Visualizando tunelamento quântico através da geração de microplasmas

Field Emission from Nanowires

Wpływ przygotowania powierzchni na elektronową emisję polową powłok TiO2 natryskanych plazmowo z zawiesin

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