Đề tài Vật lý: Phát xạ nhiệt điện tử

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ ĐIỆN TỬ HỌC PHÁT XẠ VÀ ỨNG DỤNG ĐỀ TÀI: PHÁT XẠ NHIỆT ĐIỆN TỬ GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU NHÓM THỰC HIỆN: PHẠM THANH TÂM LÊ DUY NHẬT VÕ NGỌC THỦY TRẦN THỊ THANH THỦY TP HCM 05-2010 LỜI MỞ ĐẦU Như đã biết, muốn quan sát được cấu trúc của vật chất cũng như các tính chất của nó thì cần phải có một nguồn sáng có bước sóng nhỏ hơn hoặc tương đương với khoảng cách giữa các nguyên tử của mẫu mà ta cần nghiên cứu Điện tử có năng lượng cao và khối lượng nghỉ lớn. Do vậy, ý tưởng dùng chùm điện tử để nghiên cứu cũng như bắn phá cấu trúc đã được đề ra. Nhưng vấn đề là bằng cách nào chúng ta có thể lấy được nó và điều khiển nó theo ý muốn Với công trình của Owen Willans Richardson về hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử (và được giả Nobel năm 1928 đã mở đầu cho cuộc cách mạng nghiên cứu tính chất vật liệu bằng chùm điện tử Từ công trình trên các hiện tượng phát xạ điện tử khác cũng dần được phát hiện: Phát xạ quang điện tử, phát xạ tự động và phát xạ điện tử thứ cấp. Trong phạm vi báo cáo này, xin trình bày một số vấn đề cơ bản về sự phát xạ nhiệt điện tử Phần 1: Lý thuyết về sự phát xạ nhiệt điện tử Phần 2: Các phương pháp làm tăng dòng phát xạ Phần 3: Các phương pháp điều khiển chùm điện tử phát xạ Phần 4: Các ứng dụng sử dụng chùm điện tử phát xạ Mặc dù đã cố gắng, nhưng báo cáo chắc vẫn con nhiều thiếu sót, mong Thầy và các bạn thêm phần góp ý Để hoàn thành tốt báo cáo này, nhóm xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo tận tình của Thầy Lê Văn Hiếu. TP HCM 05-2010 MỤC LỤC 1 GIỚI THIỆU CHUNG....................................................................................1 1.1 Phát hiện đầu tiên:.................................................................................................1 1.2 Hiệu ứng Edison:...................................................................................................1 1.3 Định luật Richardson:............................................................................................ 2 1.4 Lực ảnh điện của Schottky: ................................................................................... 2 1.5 Sự tăng cường dòng phát xạ khi có điện trường ngoài (hiệu ứng Schottky):...........2 1.6 Định luật Child-Langmuir về điện tích không gian: ............................................... 3 2 LÝ THUYẾT ..................................................................................................4 2.1 Lực ảnh điện của Schottky: ................................................................................... 4 2.2 Phương trình phát xạ nhiệt điện tử của kim loại. Định luật Richardson: ..................... 5 2.3 Sự phân bố theo vận tốc của nhiệt điện tử:............................................................. 8 2.4 Ảnh hưởng của trường đối với dòng phát xạ:....................................................... 10 3 ẢNH HƯỞNG ĐIỆN TÍCH KHÔNG GIAN VỚI DÒNG PHÁT XẠ:.......13 4 PHÁT XẠ NHIỆT ĐIỆN TỬ CỦA CATHODE MÀNG MỎNG VÀ CATHODE OXIDE ................................................................................................17 4.1 CATHODE MÀNG MỎNG................................................................................ 17 4.2 CATHODE OXIDE ............................................................................................ 23 4.3 KẾT LUẬN......................................................................................................... 26 5 SỰ TƯƠNG TỰ QUANG - CƠ...................................................................27 6 QUỸ ĐẠO CỦA ELECTRON TRONG ĐIỆN TRƯỜNG, TỪ TRƯỜNG 30 6.1 Chuyển động của electron trong điện trường: ...................................................... 30 6.2 Chuyển động của electron trong từ trường:.......................................................... 32 7 ỨNG DỤNG CỦA PHÁT XẠ NHIỆT ĐIỆN TỬ......................................34 7.1 KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT –SEM ............................................................ 34 8 ELECTRON BEAM LITHOGRAPHY........................................................48 8.1 Lịch sử của EBL..................................................................................................48 8.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI LITHOGRAPHY KHÁC NHAU........................ 49 8.3 SƠ LƯỢC VỀ PHOTOLITHOGRAPHY............................................................ 51 8.4 LITHOGRAPHY CHÙM ĐIỆN TỬ ...................................................................52 8.5 VIẾT TRỰC TIẾP BẰNG CHÙM ĐIỆN TỬ...................................................... 53 8.6 PHƯƠNG PHÁP TÁN XẠ HẠN CHẾ GÓC ( SCALPEL- scattering with angular limitation in projection beam lithography).....................................................................59 8.7 ỨNG DỤNG....................................................................................................... 60 PHÁT XẠ NHIỆT ĐIỆN TỬ Liên hệ: thanhlam1910_2006@yahoo.com GIỚI THIỆU 1 GIỚI THIỆU CHUNG Sự phát xạ của các electron từ một chất được nung nóng gọi là sự phát xạ nhiệt điện tử 1.1 Phát hiện đầu tiên: Hiện tượng đầu tiên được quan sát năm 1873 bởi Frederick Guthrie. Khi ông đang nghiên cứu các vật thể mang điện tích, ông phát hiện ra rằng các quả cầu sắt mang điện tích dương khi nung đỏ sẽ mất bớt điện tích. Ông cũng tìm thấy hiện tượng tương tự đối với các quả cầu mang điện tích âm. 1.2 Hiệu ứng Edison: Ngày 13-02-1880, Thomas Edison là người đầu tiên quan sát được sự bức xạ electron của một sợi dây tóc bóng đèn đật trong chân không ( Hình 1.1). Hình 1.1 Edison cũng đã thiết lập một vài thí nghiệm với các bóng đèn, sợi dây tóc bóng đèn, các tấm kim loại và các lá kim loại. Thí nghiệm được xây dựng gồm một sợi dây tóc bóng đèn và một lá kim loại. Khi lá kim loại được được nối điện âm còn dây tóc nối điện dương thì hoàn toàn không có dòng electron phát ra, nhưng nếu nối lá kim loại mang điện tích dương thì xuất hiện dòng PHẠM THANH TÂM 1 ... - tailieumienphi.vn