65ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada

CÁLCULO DA DENSIDADE DE CORRENTE DE EMISSÃO POR CAMPO

Nei Lopes da Silva Júnior - Depto. de Física - UEFS Antônio Vieira de Andrade Neto - Prof. Dr./Orientador - Depto. de Física - UEFS

INTRODUÇÃO:

Os processos de emissão de elétrons através de superfícies sólidas são de grande interesse científico e tecnológico. No efeito termiônico os elétrons são emitidos aquecendo-se o material a altas temperaturas (da ordem de 1000K para metais), porém na emissão por campo pode-se emitir elétrons de um sólido mesmo sem o fornecimento da energia mínima necessária para a sua remoção. Isso pode ser feito pela aplicação de um campo elétrico externo (da ordem de 10^7 V/cm para um metal), que reduz a barreira de potencial vista pelo elétron, esse processo é denominado emissão por campo.

OBJETIVO DO TRABALHO:

O presente trabalho tem como objetivo principal calcular a densidade de corrente de emissão por campo.

MÉTODOS:

Para realizar esse cálculo é necessário conhecer a probabilidade de penetração de barreira do elétron no interior do metal. Essa probabilidade de transmissão foi calculada usando o método JWKB.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Foi calculada a probabilidade de penetração da barreira via aproximação semiclássica, considerando dois modelos de potenciais unidimensionais que consideram o potencial imagem. No primeiro modelo separamos em regiões distintas as contribuições do potencial imagem e do campo elétrico. No segundo modelo, a energia potencial coulombiana entre as cargas imagens é considerada em todo o espaço. Calculadas as probabilidades de penetração de barreira, podemos determinar a densidade de corrente.

CONCLUSÕES:

Utilizando modelos unidimensionais para a energia potencial de elétrons em um sólido metálico, na presença de um campo elétrico externo, calculamos, via aproximação JWKB, à probabilidade dos elétrons escaparem do metal. Apesar de sua grande relevância teórica, a probabilidade de penetração de barreira não é uma quantidade física determinada experimentalmente. Uma grandeza física de grande interesse é a densidade de corrente eletrônica, pois o seu valor teórico pode ser comparado com o seu valor experimental. Desse modo, dedicamos esforços para calcular essa grandeza pelos dois modelos propostos nesse trabalho. Conseguimos expressões analíticas tipo Fowler-Nordheim, relativamente gerais.

Palavras-chave: Densidade de Corrente, Emissão por campo, expressões analíticas.