Автоелектронна емісія (польова електронна емісія, тунельна емісія), випускання електронів проводять твердими і рідкими тілами під дією сильного зовнішнього електричного поля. Зазвичай напруженість поля Е, при якій починається емісія електронів, становить величину порядку 10 7 В / см у поверхні.
Автоелектронна емісія виявлена в 1897 році Р. У. Вудом. Механізм електронної емісії - проходження електронів крізь потенційний бар'єр на кордоні провідного тіла з вакуумом за рахунок тунельного ефекту. Щільність струму j автоелектронної емісії значно, за експоненціальним законом, залежить від Е і від роботи виходу Ф = еφ (φ - величина потенційного бар'єру, е - заряд електрона), збільшуючись при зростанні Е і зниженні φ. Характерною особливістю автоелектронної емісії є висока щільність емісійного струму: в стаціонарному режимі в межах 10 3 -10 5 А / см 2. а короткочасно (в імпульсному режимі) до 10 9 І / см 2. Однак струми в цьому діапазоні нерідко виявляються критичними (величина jкp залежить від форми і матеріалу емітера), що приводять до вибуху емітера (так звана вибухова електронна емісія). Автоелектронна емісія - типова холодна емісія, яка не потребує тепловому порушення електронів. Проте, ток автоелектронної емісії металів зростає з підвищенням температури (термоавтоелектронная емісія), а струм автоелектронної емісії напівпровідників, як правило, різко збільшується не тільки з підвищенням температури, але і при освітленні (фотоавтоелектронная емісія).
Для полегшення створення високих напруженостей поля у поверхні зазвичай автоелектронна емітери (автоеміттери) мають форму з дуже великою кривизною: вістря з радіусом в сотні нанометрів, гострі краї лез тощо.
В умовах вакууму (10 -5 -10 -7 Торр) тверді автоеміттери під впливом адсорбції домішок і іонного бомбардування швидко руйнуються і емісійний струм падає. Однак існують різні шляхи підвищення їх стабільності: поліпшення вакуумних умов, легкий підігрів емітера, ослаблення іонного бомбардування (наприклад, відхиленням іонів магнітним полем), підбір найбільш стійких матеріалів і інше, що дозволяє застосовувати автоеміттери в різних пристроях. Жідкометалліческім емітери, поверхня яких краще протистоїть деградації, менш вибагливі і можуть працювати в умовах не надто високого вакууму (10 -4 -10 -6 Торр). Для отримання помітних струмів перспективні многоострійние жідкометалліческім автоеміттери, які виготовляють, заповнюючи металом (галієм) численні пори-канали в діелектричній плівці.
Перевагами автоелектронних емітерів є безінерційність, відсутність витрат на підігрів, висока щільність струму і різко нелінійна вольтамперная характеристика.
Автоелектронна емісія використовується як яскравий точкове джерело електронів в електронних мікроскопах (просвічують і растрових), в рентгенівських мікроаналізаторах, а також як інтенсивне джерело електронів в прискорювачах, приладах НВЧ та інших.
Матриці з великого числа мікроострій можуть бути використані для створення плоских вакуумних дисплеїв. Крім того, автоелектронна емісія використовується в чутливих датчиках найменших змін напруги; саме ця область дала поштовх до розвитку тунельної скануючої мікроскопії (дивись Тунельний мікроскоп), де рельєф аж до атомного «обмацують» чутливої голкою. Одне з цікавих і історично ранніх (1936 рік) застосувань автоелектронної емісії реалізовано в найпростішому безлинзовий емісійному електронному мікроскопі - електронному проекторі.
пов'язані статті