Field emission system with two emitters mathematical modeling

Николай Васильевич Егоров; Екатерина Михайловна Виноградова; Галина Ибрагимовна Курбатова; Владимир Алексеевич Клемешев

doi:10.21638/11701/spbu10.2023.402

Авторы

Николай Васильевич Егоров Санкт-Петербургский государственный университет, 199034, Санкт-Петербург, Российская Федерация
Екатерина Михайловна Виноградова Санкт-Петербургский государственный университет, 199034, Санкт-Петербург, Российская Федерация
Галина Ибрагимовна Курбатова Санкт-Петербургский государственный университет, 199034, Санкт-Петербург, Российская Федерация
Владимир Алексеевич Клемешев Санкт-Петербургский государственный университет, 199034, Санкт-Петербург, Российская Федерация

DOI:

https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2023.402

Аннотация

Рассмотрена математическая модель двумерной эмиссионной диодной системы с двумя полевыми эмиттерами на плоской подложке, анодом служит плоскость, параллельная плоскости подложки. Согласно предложенной методике, реальный полевой катод совпадает с виртуальным, форма которого определяется нулевой эквипотенциальной поверхностью. Влияние каждого из полевых эмиттеров на распределение электростатического потенциала заменяется влиянием конечного числа заряженных нитей. Решение граничной задачи для уравнения Пуассона найдено в аналитическом виде. Распределение потенциала во всей области исследуемой эмиссионной системы представлено в виде разложений по собственным функциям. Коэффициенты рядов вычислены в явном виде. Приведенные графики демонстрируют зависимость распределения потенциала от расстояния между эмиттерами. Все геометрические размеры системы являются параметрами задачи.

Ключевые слова:

микро- и наноэлектроника, полевой эмиттер, математическое моделирование, распределение электростатического потенциала, граничная задача

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

References

Forbes R. G. Proposal that interpretation of field emission current–voltage characteristics should be treated as a specialized form of electrical engineering. Journal of Vacuum Science and Technology B, 2023, vol. 41, art. no. 028501.

Adhikari B. C., Ketan B., Kim J. S., Yoo S. T., Choi E. H., Park K. C. Beam trajectory analysis of vertically aligned carbon nanotube emitters with a microchannel plate. Nanomaterials, 2022, vol. 12, iss. 23, no. 4313.

Egorov N. V., Sheshin E. P. Carbon-based field emitters: properties and applications. Topics in Applied Physics, 2020, vol. 135, pp. 449–528.

Mousa M. S., Kn’apek A., Grmela L. Similarities and differences between two researches in field electron emission: a way to develop a more powerful electron source. Jordan Journal of Physics, 2020, vol. 13, iss. 2, pp. 171–179.

Fawaeer S. H., Shatnawi M. T. M., Allaham M. M., Mousa M. S. Influence of polystyrene layer on the field electron emission performance of nano-apex carbon fibre emitters. Advances in Materials and Processing Technologies, 2022, vol. 8, iss. 3, pp. 2652–2671.

Filippov S. V., Dall'Agnol F. F., Popov E. O., Kolosko A. G., De Assis T. A. Reaching homogeneous field emission current from clusters of emitters with nonuniform heights. Journal of Vacuum Science and Technology B, 2023, vol. 41, iss. 1, art. no. 010601.

Sominskii G. G., Sezonov V. E., Taradaev E. P., Tumareva T. A., Taradaev S. P., Rukavitsyna A. A., Givargizov M. E., Stepanova A. N. Field emitters for miniature high-voltage electronic devices operating in technical vacuum. Radiophysics and Quantum Electronics, 2019, vol. 62, iss. 7–8, pp. 539–546.

Allaham M. M., Kn’apek A., Mousa M. S., Forbes R. G. User-friendly method for testing field electron emission data: Technical report. 34^th International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC). Lyon, France, 2021, pp. 1–2. https://doi.org/10.1109/IVNC52431.2021.9600769

Vinogradova E. M., Egorov E. N., Televnyy D. S. Mathematical modeling of field emitter array. Vacuum, 2016, vol. 127, pp. 45–50.

Vinogradova E. M., Egorov N. V., Doronin G. G. Mathematical simulation of a 2D diode system with a blade-shaped field emitter. Technical Physics, 2020, vol. 65, iss. 4, pp. 514–518.

Vinogradova E. M., Egorov N. V. Effect of dielectrics on the field emission characterisrics in the diode system modelling. Results in Physics, 2021, vol. 30, art. no. 104822.

Filip L. D., Carey J. D., Silva S. R. P. Exact equipotential profile mapping: A self-validating method. Journal of Applied Physics, 2011, vol. 109, art. no. 084527.