Экзоэлектронная эмиссия

Открытие экзоэлектронной эмиссии произошло случайно — в 1896 году Кольсон установил, что свежезачищенные поверхности металлов (цинк, магний, кадмий) вызывают появление скрытого фотографического изображения на фотопластинках, а при изучении воздействия радиоактивности ряда веществ на фотографические пластинки, У. Дж. Рассел в 1897 году обнаружил, что механическая обработка цинковой фольги приводит к потемнению эмульсии фотопластинки^[2][3]. Долгое время причины засветки фотопластинок не были установлены^[3].

Экзоэлектронная эмиссия может быть вызвана ионизирующего излучения, пластической деформации, механической и термической обработки, адсорбции, окисления, и др.^[4]. После того, как возбуждение системы прекращается, экзоэлектронная эмиссия возникает при стимуляции (например, электромагнитное поле, температура). В зависимости от вида стимуляции системы экзоэлектронную эмиссию разделяют на термостимулированную экзоэлектронную эмиссию (ИСЭЭ, реализуется в интервале температур ${\displaystyle 150\div 500}$ ${\displaystyle ^{\circ }C}$) и оптически стимулированная экзоэлектронная эмиссия (ОСЭЭ, реализуется при воздействии длинноволнового излучения).

Величина тока экзоэлектронной эмиссии мала — от 10⁻¹³ до 10⁻¹⁹ А и нестабильна. Экзоэлектронная эмиссия часто сопровождает физические процессы в твёрдых телах (в частности, в полупроводниках), таких как образование трещин, и др. и зависит от дефектности поверхности или приповерхностного слоя таких тел. Обладает чувствительностью к радиационным нарушениям и степени разрушенности поверхностных слоёв ионных кристаллов, полупроводников и диэлектриков, при протекании химических и сорбционных процессов.

Характерной особенностью экзоэлектронной эмиссии является испускание электронов поверхностью вещества при отсутствии внешнего электрического поля^[5].

Экзоэлектронная эмиссия использовалась для наблюдения за диффузионными процессами миграции точечных дефектов, возникающими из-за ряда внешних воздействий (закалка, пластическая деформация, ионизирующее излучение, и др.)^[6].

Экзоэлектронную эмиссию регистрируют при помощи счётчиков Гейгера — Мюллера, приборами, регистрирующими вторичную эмиссию (приёмники медленных электронов), сканированием поверхности световым зондом, электростатическими и электромагнитными анализаторами, и др.

Существует ряд гипотез, объясняющих явление экзоэлектронной эмиссии. Однако, объяснить всё наблюдаемые явления, связанные с экзоэлектронной эмиссией, в рамках каждой из гипотез не удаётся:

• Гипотеза Крамера
• Хемисорбционная гипотеза
• Гипотеза хемоэмиссии
• Гипотеза Гнунберга — Райта о понижении работы выхода
• Модель электрически заряженной микрощели
• Диффузионная гипотеза
• Гипотеза Гнунберга — Райта об Оже-механизме экзоэлектронной эмиссии
• Гипотеза о выбросе экзоэлектронов из центров окраски ионных кристаллов