Моделирование влияния полевой электронной эмиссии из катода с тонкой диэлектрической пленкой на его распыление в газовом разряде в смеси аргона и паров ртути

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2024. № 3. С. 81–87.

Бондаренко Г. Г., Кристя В. И., Савичкин Д. О., Фишер М. Р.

Предложена модель слаботочного газового разряда в смеси аргона и паров ртути при наличии
на поверхности катода тонкой диэлектрической пленки. Модель учитывает, что в такой смеси
существенный вклад в ионизацию рабочего газа может давать ионизация атомов ртути при их
столкновениях с метастабильными возбужденными атомами аргона. В разряде на поверхности
пленки накапливаются положительные заряды, создающие в диэлектрике электрическое поле,
достаточное для возникновения полевой эмиссии электронов из металлической подложки
электрода в диэлектрик. Такие электроны ускоряются в пленке полем и могут выходить из нее в
разрядный объем. В результате увеличивается эффективный коэффициент ионно-электронной
эмиссии катода. Рассчитаны температурные зависимости характеристик разряда, и показано,
что вследствие быстрого уменьшения при снижении температуры концентрации паров ртути в
смеси увеличиваются напряженность электрического поля в разрядном промежутке и разрядное
напряжение. Наличие на катоде тонкой диэлектрической пленки может приводить к улучшению
его эмиссионных свойств и существенному снижению разрядного напряжения. Это обусловливает
уменьшение энергии ионов и атомов, бомбардирующих поверхность катода и, следовательно,
интенсивности распыления катода в разряде.

Ключевые слова: sputtering, распыление, диэлектрическая пленка, полевая электронная эмиссия, field electron emission, dielectric film