場緻發射英文解釋翻譯、場緻發射的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 field-emission
【醫】 cold field emission; field emission
分詞翻譯:
場的英語翻譯:
field; a level open space; scene
【化】 field
【醫】 field; plant
緻的英語翻譯:
deliver; devote; extend; cause; delicate; fine; incur; send
發射的英語翻譯:
launch; discharge; shoot; project; eradiate; let fly; transmit
【醫】 emission
專業解析
場緻發射(Field Emission),又稱場緻電子發射或冷發射,是指材料(通常是金屬或半導體)表面在強外加電場作用下,無需加熱,電子直接通過量子隧穿效應逸出材料表面的物理現象。其英文術語直接對應"Field Emission",強調電場(Field)是導緻電子發射(Emission)的核心驅動力。
核心原理與特點:
- 量子隧穿效應: 與需要高溫的熱電子發射不同,場緻發射依賴于量子力學中的隧穿效應。當材料表面附近存在極強的電場(通常高達10 - 10 V/cm量級)時,材料表面的勢壘會被壓低、變窄。電子不再需要跨越整個勢壘高度,而是有一定的概率直接“穿過”這個變薄了的勢壘,從材料内部逸出到真空中。
- 非熱過程: 發射電子的能量分布主要取決于材料的費米能級和隧穿概率,與材料溫度關系不大,因此被稱為“冷發射”。這使得場緻發射源具有功耗低、響應速度快、能量分散小等優勢。
- Fowler-Nordheim 理論: 描述場緻發射電流密度(J)與外加電場(E)之間關系的基礎理論公式為 Fowler-Nordheim 方程:
$$
J = frac{A beta E}{phi} expleft(-frac{B phi^{3/2}}{beta E}right)
$$
其中:
- A 和 B 是普適常數
- φ 是材料的功函數(電子伏特,eV)
- β 是場增強因子(與發射體尖端曲率半徑相關,尖端越尖銳,β越大)
- E 是宏觀電場強度
該公式表明,發射電流對電場強度和發射體尖端形狀(通過β體現)極其敏感。
應用領域:
- 場發射電子源: 是掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、場發射顯示器件(FED)等的核心部件。其高亮度、小尺寸、低功耗特性顯著提升了這些設備的性能。
- 真空微電子器件: 用于微波放大器、X射線管等,利用其快速響應特性。
- 納米技術與材料科學: 碳納米管、石墨烯、半導體納米線等低維材料因其高縱橫比和低功函數,是優異的場發射材料,相關研究是納米電子學熱點。
權威參考來源:
- 《中國大百科全書》物理學卷 - “場緻發射”詞條: 提供基礎定義和物理機制概述。(來源:中國大百科全書出版社)[注:此處應為權威書籍,無直接公開鍊接]
- 《物理學報》相關綜述: 如“場發射陰極材料的研究進展”等文章,深入探讨材料、機理與應用。(來源:中國物理學會)[注:具體文章需在期刊官網檢索]
- Springer Handbook of Nanotechnology: 包含關于場發射原理及納米材料場發射應用的權威章節。(來源:Springer Nature)[注:權威工具書]
- MIT OpenCourseWare - 固态物理課程材料: 可能包含場緻發射的物理基礎講解。(來源:麻省理工學院)[注:公開課程資源,需在MIT OCW網站搜索相關課程]
- IUPAC (國際純粹與應用化學聯合會) 金皮書 - 電化學術語: 提供标準術語定義。(來源:IUPAC)[注:線上術語庫]
網絡擴展解釋
場緻發射(Field Emission)是一種通過強電場作用使電子從固體表面逸出的物理現象,其核心原理和特點如下:
一、基本原理
-
電子逸出機制
場緻發射不需要外部能量激發,而是通過施加強電場使材料表面勢壘高度降低、寬度變窄。此時,固體内部總能量低于表面勢壘的電子可通過量子隧道效應穿透勢壘逸出。這一過程與熱電子發射不同,後者需通過加熱使電子獲得足夠能量跨越勢壘。
-
勢壘模型
根據勢壘理論,外電場會改變材料表面勢能分布。當電場強度足夠大時,勢壘形狀從陡峭變為平緩,電子穿透概率顯著增加(、)。
二、關鍵特性
- 冷陰極發射:無需加熱材料,屬于非熱平衡過程,能耗低(、)。
- 材料依賴性:電子逸出效率與材料的導電性、表面形貌及逸出功密切相關。例如,碳納米管因高導電性和納米級尖端結構,是理想的場緻發射材料。
- 瞬時響應:無熱慣性,電子發射幾乎無時間延遲。
三、典型應用
場緻發射技術廣泛應用于場緻發射顯示器(FED),其特點包括:
- 結合真空微電子技術,發光原理接近傳統CRT,但具有平闆顯示器的輕薄特性(、)。
- 自發光、高對比度、低功耗,適用于高分辨率顯示領域(、)。
四、與其他電子發射方式的區别
類型 |
激發方式 |
能量來源 |
特點 |
場緻發射 |
強電場 |
量子隧道效應 |
無需加熱,響應快 |
熱電子發射 |
高溫加熱 |
熱能激發 |
需高溫,效率較低 |
光電子發射 |
光照射 |
光子能量 |
依賴特定波長光 |
參考資料
綜合、3、8的理論描述,、4的對比說明,以及、6的應用場景分析。
分類
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
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