field emission是什么意思，field emission的意思翻译、用法、同义词、例句
常用词典
[电子] 场致发射；自动发射；静电发射；电场发射
例句
A new type of field emission cathode was devised.
设计了一种新的金刚石场发射阴极工艺。
Field emission properties of colloidal graphite were investigated.
研究了胶体石墨涂层的场发射特性。
Its linear F-N curve shows the electron emission was field emission.
曲线呈线性关系证明电子发射确为场致发射。
Carbon nanotube (CNT) is perfect material as field emission cathode.
碳纳米管(CNT)作为理想的场发射阴极材料。
We can expect it have a widely application in field emission display.
并有望在场致发射平面显示器中得到广泛的应用。
专业解析
场致发射（Field Emission） 是指固体材料（通常是金属或半导体）表面在强外加电场作用下，内部电子通过量子隧穿效应直接穿过表面势垒逸入真空或周围介质的过程。与需要高温的热电子发射不同，场致发射在室温下即可发生，是纳米科技和电子显微镜等领域的关键物理现象。
核心机制
- 量子隧穿效应：当材料表面附近存在极强的电场（通常需达到每米10伏特量级）时，表面势垒会变窄变低。根据量子力学原理，电子无需越过势垒顶端，而是有一定概率直接“穿过”这个变薄的势垒，从材料内部发射到外部空间。这是纯粹的量子效应 。
- 福勒-诺德海姆理论（Fowler-Nordheim Theory）：该理论定量描述了场致发射电流密度（J）与外加电场（E）及材料功函数（Φ）之间的关系：
$$
J = frac{A beta E}{Phi} expleft(-frac{B Phi^{3/2}}{beta E}right)
$$
其中 A 和 B 是常数，β 是场增强因子（与发射体尖端曲率半径相关）。此公式是理解和设计场发射器件的理论基础 。
关键特性
- 冷发射（Cold Emission）：过程无需加热阴极，能耗低，响应速度快。
- 高电流密度：尖端发射体（如碳纳米管、金属微尖）可产生极高的局部电流密度。
- 依赖表面形貌：电场强度在尖锐的尖端或边缘处会显著增强（场增强效应），因此场发射体常被设计成纳米针尖状结构 。
主要应用领域
- 场发射电子显微镜（FE-SEM）：利用场发射电子枪提供高亮度、高相干性的电子束，显著提升扫描电子显微镜的分辨率和成像质量 。
- 场发射显示器（FED）：历史上曾探索的一种平板显示技术，利用微尖阵列发射电子激发荧光粉发光（虽未大规模商用，但原理重要）。
- X射线管与微波放大器：场发射阴极可用于制造紧凑、快速启动的电子源。
- 纳米探针与传感：基于场发射原理的纳米探针用于高灵敏度传感和纳米尺度表征。
场致发射与其他电子发射方式对比
| 特性 |
场致发射 (FE) |
热电子发射 (TE) |
光电发射 (PE) |
| 激发方式 |
强电场 |
高温 |
光子 (光照射) |
| 工作温度 |
室温或低温 |
高温 (>1000°C) |
室温 |
| 能量来源 |
电场能 |
热能 |
光能 |
| 响应速度 |
极快 (ps量级) |
较慢 (受热惯性限制) |
快 (fs-ps量级) |
| 电流密度潜力 |
极高 |
中等 |
较低 |
| 典型应用 |
FE-SEM, 纳米器件 |
真空管, CRT |
光电管, 太阳能电池 |
权威参考来源：
- 美国国家标准与技术研究院 (NIST) - 电子发射基础：https://www.nist.gov/pml/electron-emission （解释量子隧穿与场发射基础物理）
- 剑桥大学工程系 - 电子发射研究组：https://www.eng.cam.ac.uk/research/groups/electron-emission （提供福勒-诺德海姆理论模型及前沿研究）
- 日本电子株式会社 (JEOL) - FE-SEM 技术白皮书：https://www.jeol.co.jp/en/products/detail/Field-Emission-SEM.html （详述场发射电子枪在电镜中的应用与优势）
- IEEE 电子器件汇刊 (IEEE TED)：https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=16 （收录场发射阴极设计、纳米材料发射特性等最新研究论文）
网络扩展资料
Field Emission（场致发射）是指材料表面在强电场作用下，电子脱离材料束缚并发射到真空中的物理现象。以下是详细解释：
1.定义与原理
- 核心概念：当材料（如金属或半导体）表面存在极强电场时，电子通过量子隧穿效应直接穿透势垒，无需高温即可发射。
- 与热发射的区别：传统热发射依赖高温激发电子，而场致发射仅需高电场，属于“冷发射”。
2.关键特性
- 电场强度：通常需要达到 (10 sim 10 , text{V/m}) 量级的电场。
- 材料要求：使用高导电性、尖锐形状的材料（如碳纳米管）以增强局部电场。
3.应用领域
- 显微镜技术：场致发射显微镜（FEM）用于观察材料表面原子结构。
- 显示技术：场发射显示器（FED）利用该原理实现高亮度、低功耗屏幕。
- 电子源：作为电子显微镜、X射线管等设备的电子发射源。
4.相关术语
- 场发射材料（Field Emission Material）：专门设计用于增强场致发射性能的材料，如钨或金刚石薄膜。
- 场电离（Field Ionization）：与场致发射相反的过程，指原子在强电场下失去电子。
如需进一步了解技术细节或具体应用案例，可参考相关物理或材料科学文献。
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