field emission是什麼意思，field emission的意思翻譯、用法、同義詞、例句
常用詞典
[電子] 場緻發射；自動發射；靜電發射；電場發射
例句
A new type of field emission cathode was devised.
設計了一種新的金剛石場發射陰極工藝。
Field emission properties of colloidal graphite were investigated.
研究了膠體石墨塗層的場發射特性。
Its linear F-N curve shows the electron emission was field emission.
曲線呈線性關系證明電子發射确為場緻發射。
Carbon nanotube (CNT) is perfect material as field emission cathode.
碳納米管(CNT)作為理想的場發射陰極材料。
We can expect it have a widely application in field emission display.
并有望在場緻發射平面顯示器中得到廣泛的應用。
專業解析
場緻發射（Field Emission） 是指固體材料（通常是金屬或半導體）表面在強外加電場作用下，内部電子通過量子隧穿效應直接穿過表面勢壘逸入真空或周圍介質的過程。與需要高溫的熱電子發射不同，場緻發射在室溫下即可發生，是納米科技和電子顯微鏡等領域的關鍵物理現象。
核心機制
- 量子隧穿效應：當材料表面附近存在極強的電場（通常需達到每米10伏特量級）時，表面勢壘會變窄變低。根據量子力學原理，電子無需越過勢壘頂端，而是有一定概率直接“穿過”這個變薄的勢壘，從材料内部發射到外部空間。這是純粹的量子效應 。
- 福勒-諾德海姆理論（Fowler-Nordheim Theory）：該理論定量描述了場緻發射電流密度（J）與外加電場（E）及材料功函數（Φ）之間的關系：
$$
J = frac{A beta E}{Phi} expleft(-frac{B Phi^{3/2}}{beta E}right)
$$
其中 A 和 B 是常數，β 是場增強因子（與發射體尖端曲率半徑相關）。此公式是理解和設計場發射器件的理論基礎 。
關鍵特性
- 冷發射（Cold Emission）：過程無需加熱陰極，能耗低，響應速度快。
- 高電流密度：尖端發射體（如碳納米管、金屬微尖）可産生極高的局部電流密度。
- 依賴表面形貌：電場強度在尖銳的尖端或邊緣處會顯著增強（場增強效應），因此場發射體常被設計成納米針尖狀結構 。
主要應用領域
- 場發射電子顯微鏡（FE-SEM）：利用場發射電子槍提供高亮度、高相幹性的電子束，顯著提升掃描電子顯微鏡的分辨率和成像質量 。
- 場發射顯示器（FED）：曆史上曾探索的一種平闆顯示技術，利用微尖陣列發射電子激發熒光粉發光（雖未大規模商用，但原理重要）。
- X射線管與微波放大器：場發射陰極可用于制造緊湊、快速啟動的電子源。
- 納米探針與傳感：基于場發射原理的納米探針用于高靈敏度傳感和納米尺度表征。
場緻發射與其他電子發射方式對比
| 特性 |
場緻發射 (FE) |
熱電子發射 (TE) |
光電發射 (PE) |
| 激發方式 |
強電場 |
高溫 |
光子 (光照射) |
| 工作溫度 |
室溫或低溫 |
高溫 (>1000°C) |
室溫 |
| 能量來源 |
電場能 |
熱能 |
光能 |
| 響應速度 |
極快 (ps量級) |
較慢 (受熱慣性限制) |
快 (fs-ps量級) |
| 電流密度潛力 |
極高 |
中等 |
較低 |
| 典型應用 |
FE-SEM, 納米器件 |
真空管, CRT |
光電管, 太陽能電池 |
權威參考來源：
- 美國國家标準與技術研究院 (NIST) - 電子發射基礎：https://www.nist.gov/pml/electron-emission （解釋量子隧穿與場發射基礎物理）
- 劍橋大學工程系 - 電子發射研究組：https://www.eng.cam.ac.uk/research/groups/electron-emission （提供福勒-諾德海姆理論模型及前沿研究）
- 日本電子株式會社 (JEOL) - FE-SEM 技術白皮書：https://www.jeol.co.jp/en/products/detail/Field-Emission-SEM.html （詳述場發射電子槍在電鏡中的應用與優勢）
- IEEE 電子器件彙刊 (IEEE TED)：https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=16 （收錄場發射陰極設計、納米材料發射特性等最新研究論文）
網絡擴展資料
Field Emission（場緻發射）是指材料表面在強電場作用下，電子脫離材料束縛并發射到真空中的物理現象。以下是詳細解釋：
1.定義與原理
- 核心概念：當材料（如金屬或半導體）表面存在極強電場時，電子通過量子隧穿效應直接穿透勢壘，無需高溫即可發射。
- 與熱發射的區别：傳統熱發射依賴高溫激發電子，而場緻發射僅需高電場，屬于“冷發射”。
2.關鍵特性
- 電場強度：通常需要達到 (10 sim 10 , text{V/m}) 量級的電場。
- 材料要求：使用高導電性、尖銳形狀的材料（如碳納米管）以增強局部電場。
3.應用領域
- 顯微鏡技術：場緻發射顯微鏡（FEM）用于觀察材料表面原子結構。
- 顯示技術：場發射顯示器（FED）利用該原理實現高亮度、低功耗屏幕。
- 電子源：作為電子顯微鏡、X射線管等設備的電子發射源。
4.相關術語
- 場發射材料（Field Emission Material）：專門設計用于增強場緻發射性能的材料，如鎢或金剛石薄膜。
- 場電離（Field Ionization）：與場緻發射相反的過程，指原子在強電場下失去電子。
如需進一步了解技術細節或具體應用案例，可參考相關物理或材料科學文獻。
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