Feldkathoden mit dünnen Isolatorschichten

Abstract

Inhsltsiibersicht 1. Einleitung 2. Der Malter-Effekt und die feldabhangige Sehndarelektronenemission 3. Spike, rnit dunnen Isolierschichten bedeckte Kathoden 4. Sandwich-Kathoden 4.1 Konstruktion und Materialien 4.2 Kathoden mit Dielektrikumsdicken d < 100 A 4.3 Kathoden mit Dielektrikumsdicken d zwischen M 100 A und 1 pm 4.4 Kathoden rnit Dielektrikumsdicken d 2 1 pm wich-Kathoden 5.1 Prozesse an der Barriere Metal1 1 -Dielektrikum 5.2 Prozesse im Dielektrikum 5.3 Prozesse in der oberen Elektrode 5.4 Emission ins Vakuum 5. Vorstellunyen uber den Mechanismus der Leitung und der Emission von Sand-6. SchluPgolgerungen Literatur 2. Der Malter-Effekt und die feldabhangige Seknndiirelektronenemission Wie schon erwiihnt, konnte die Malter-Emission bei verschiedenen Materialien festgestellt werden. Die Dicken des Dielektrikums lagen der Grogenordnung nach rneist zwischen 1000 A und 1 pm. Die Abhiingigkeit des Emissionsstromes J , von der Kollektorspannung U, und von dem Primiirstrom Jp konnte immer Feldkathoden mit diinnen Isolatorschichten 6 als J , = A efl uo J6 ausgedriickt werden, wobei A , B und y Konstanten sind. Zernov und Kulvarskaya [12], die mit aufgedampften Schichten von Alkalihalogeniden (besonders KC1, d = bis cm) gearbeitet haben, behandeln die Unterschiede zwischen der Malter-Emission und der Sekundiiremission. Neben der groBen Triigheit ergab sich bei der Malter-Emission auch eine andere Energieverteilung der Elektronen, die sich um das Ferminiveau der Unterlage gruppieren, eine andere Temperaturabhiingigkeit mit einem Maximum bei Zimmertemperatur und eine andere Abhiingigkeit vom Primarstrom. (Bei der Sekundiiremission ist der Sekundaremissionskoeffizient vom Primiirstrom unabhiingig, bei der Malter-Emission weist seine Abhiingigkeit ein Maximum bei kleinen Primarstromen auf.) Auch die Abhangigkeit der Ausbeute von der Energie der Primarelektronen zeigt bei der Malter-Emission ein ausgepragtes Maximum bei relativ kleinen Energien ( m 300 eV). (Kanev [13] hat die Wirkung des Ultraschalls auf die Malter-Emission verfolgt.) Auf Grund der Form der ermittelten Energieverteilung wurde angenommen, daB die emittierten Elektronen Feldelektronen sind, die infolge des Tunneleffektes aus dem Metall ins Dielektrikum ubergehen und das Dielektrikum praktisch ohne Wechselwirkung durchdringen. Die positive Oberflachenladung wird durch die langsamen Elektronen (hauptsiichlich durch diejenigen Elektronen, die durch die Wechselwirkung im Dielektrikum schon an Energie verloren haben) neutralisiert. I n der erwiihnten Arbeit von Mahl [a] wurde jedoch eine zu breite Energieverteilungskurve festgestellt. Es wurde darum vorausgesetzt, daB manche Elektronen im Dielektrikum Energie verlieren, oder daB sie aus verschiedenen Schichten des Dielektrikums stammen. Die genaue Interpretation der Gegenspannungskurven wird dadurch erschwert, daB in den meisten Fallen das Oberfliichenpotential der Probe nicht genau bekannt ist, Zernov hat fur den einfachen Fall eine Formel abgeleitet, die nach spiiterer Berichtigung [la] praktisch der Fow...

Resistive Switching in Metal Oxide/Organic Semiconductor Nonvolatile Memories

“…Furthermore, it has also been reported that electroformed oxide layers can emit electrons into the vacuum [11]. The latter observations show that an electroformed oxide layer on a metal can dramatically alter the work function of the underlying metal [39,40].…”

Capacitances and Differential Negative Resistances of MIM Structures

“…A voltage of 3 V applied across a 20 A domain creates a field strength of 1. 5 x 107 V/cm. An average breakdown field strength of 8x lo6 V/cm is calculated for an oxide thickncss of 50 A and a breakdown voltage of 4 V. These field strengths are much higher than those of the best bulk insulators of 3 x lo6 V/cm.…”

Unipolar resistive switching in metal oxide/organic semiconductor non-volatile memories as a critical phenomenon

“…33 Research on electron emission in low temperature Al 2 O 3 cathodes has indicated the importance of ionized defects in the oxide. 34 Therefore both the electroluminescence and electron emission from the Al 2 O 3 memory diodes during operation clearly indicate the importance of ionization and charge recombination at defects in the oxide. The oxygen vacancy defects that have been proposed to play an active role in the resistive switching have levels that lie within the gap of the pristine insulating material.…”