Особенности металлов в тонкопленочном состоянии

Применяются для изготовления постоянных и отчасти переменных резисторов.

От состава пленки можно разделить:

материалы на основе металлов и их соединений (оксидов, силицидов, карбидов);

неметаллические (углеродистые) материалы.

Пленочные на основе металлов и их соединений.

Используются в микроэлектронике при изготовлении: резисторов и резистивных элементов. Пленки, содержащие кремний, тантал, хром и нихром обладают повышенным значением удельного поверхностного сопротивления и низким значением температурного коэффициента. Наносят пленки на основание (подложку) из ситалла, стекла или другом диэлектрике, пленки и двуокиси олова. Как наносят - путем термического разложения хлористого олова. Как наносят - путем термического разложения хлористого олова.

Термоэлектронная эмиссия. Вторичная эмиссия.

Внутри металла свободные электроны находятся в непрерывном тепловом движении, но из металла они не вылетают, так как есть какие-то силы, препятствующие их вылету из металла.

Металлическая пластина - электрически нейтральная. Если электроны покинут поверхность металла, то металл заряжается положительно, а около границы раздела металл-вакуум, образуется скопление электронов. Между этими электронами и положительными ионами (находящимися внутри металла) образуется электрическое поле. Для последующих электронов, стремящихся покинуть металл, поле будет тормозящим, а для электронов покинувших металл - ускоряющим и будет притягивать их обратно в металл.

Рисунок 3.4 - Разность потенциалов на границе металл-вакуум

Чтобы покинуть металл электрон должен совершить определенную работу по преодолению сил обратного притяжения к металлу. Эта работа носит название работы выхода.

Процесс выхода электрона из металла в окружающую среду получил название электронной эмиссии.

Эмиссия возможна только тогда, когда кинетическая энергия электрона (находящегося в металле) больше или равна работе выхода

где е - заряд электрона, Кл;

φ - разность потенциалов, В

Значение работы выхода у разных металлов разные:

цезий - 1,81 эВ

барий - 2-2,52 эВ

торий - 3,4 эВ

ртуть - 4,4 эВ

вольфрам - 4,52

Виды эмиссии.

Чтобы электроны могли выйти из металла, необходимо сообщить им из вне необходимую дополнительную энергию, достаточную для преодоления противодействующих сил. В зависимости от способа сообщения дополнительной энергии различают виды эмиссии:

термоэлектронную - за счет нагрева катода;

фотоэлектронную - за счет энергии света;

электростатическую (автоэлектронную), при которой сильное электрическое поле у поверхности катода создает силы, способствующие выходу электронов из металла;

вторичную - результат бомбардировки катода потоком первичных электронов и ионов.

Катодом называется тело излучающие электроны.

Особенности термоэлектронной эмиссии.

При комнатной температуре число электронов, энергия которых превышает работу выхода, ничтожно мала. Если нагреть катод до определенной температуры, то произойдет эмиссия. Рассмотрим зависимость тока эмиссии от температуры (формула Дэшмана)

,

где S - площадь поверхности катода, излучающего электроны, см²;

А - постоянная для данного катода;

Т - абсолютная температура катода;

е - (2,72) основание натурального логарифма

e φ - работа выхода, эВ

К - постоянная Больцмана = 8,62 * 10эВ/градус

Рисунок 3.5 - Эмиссия вольфрамового катода

Эмиссия начинается лишь при температуре 2200°, и при дальнейшем увеличении Т° растет очень быстро.

У разных катодов разная работа выхода, а поэтому ток эмиссии начинается при других температурах больших или меньших.

Параметры катодов. Типы катодов.

Максимальная плотность тока эмиссии, эффективность, рабочая температура, долговечность.

Эффективность - ток эмиссии на один ватт мощности, затраченной на нагрев катода.

Н = Ie/Pнагрева [мА/Вт]

Чем ниже рабочая Т°, тем меньше мощности необходимо для нагрева катода, поэтому необходимо уменьшать работу выхода.

Долговечность - это время, в течение которого катод может непрерывно работать сохраняя свои важнейшие параметры.

Типы катодов.

Интересное из раздела

Линейная антенная решетка
Антенны СВЧ широко применяют в различных областях радиоэлектроники - связи, телевидении, радиолокации, радиоуправлении, а также в системах инструмент ...

Внедрение технологии спектрального уплотнения на участке ст. Свердловск – ст. Тюмень
В последние два десятилетия прошедшего и в начале текущего века происходит смена эпохи индустриально-технологического развития передовых государств эпохой и ...

Конструкторско-технологическое проектирование функционального узла, расположенного на печатной плате
Основным элементом прибора является печатная плата (ПП), которая служит для объединения электронных компонентов и выполняет функцию несущей конструкции для ...