Работа выхода

Определение "Работа выхода" в Большой Советской Энциклопедии

Работа выхода. Рис.

Работа выхода, энергия, затрачиваемая на удаление электрона из твёрдого тела или жидкости в вакуум. Переход электрона из вакуума в конденсированную среду сопровождается выделением энергии, равной Работа выхода Следовательно, Работа выхода является мерой связи электрона с конденсированной средой; чем меньше Работа выхода, тем легче происходит эмиссия электронов. Поэтому, например, плотность тока термоэлектронной эмиссии или автоэлектронной эмиссии (см. Туннельная эмиссия) экспоненциально зависит от Работа выхода

Работа выхода наиболее полно изучена для проводников, особенно для металлов. Она зависит от кристаллографической структуры поверхности. Чем плотнее «упакована» грань кристалла, тем выше Работа выхода j. Например, для чистого вольфрама j = 4,3 эв для граней {116} и 5,35 эв для граней {110}. Для металлов возрастание (усреднённых по граням) j приблизительно соответствует возрастанию потенциала ионизации. Наименьшие Работа выхода (2 эв) свойственны щелочным металлам (Cs, Rb, К), а наибольшие (5,5 эв) - металлам группы Pt.

Работа выхода чувствительна к дефектам структуры поверхности. Наличие на плотноупакованной грани собственных неупорядоченно расположенных атомов уменьшает j. Ещё более резко j зависит от поверхностных примесей: электроотрицательные примеси (кислород, галогены, металлы с j, большей, чем j подложки) обычно повышают j, а электроположительные - понижают. Для большинства электроположительных примесей (Cs на W, Tn на W, Ba на W) наблюдается снижение Работа выхода, которая достигает при некоторой оптимальной концентрации примесей n_oпт минимального значения, более низкого, чем j основного металла; при n » 2n_oпт Работа выхода становится близкой к j металла покрытия и далее не изменяется (см. рис.). Величине n_oпт соответствует упорядоченный, согласованный со структурой подложки слой атомов примеси, как правило, с заполнением всех вакантных мест; а величине 2n_oпт - плотный моноатомный слой (согласование со структурой подложки нарушено). Т. о., Работа выхода по крайней мере для материалов с металлической электропроводностью определяется свойствами их поверхности.

Электронная теория металлов рассматривает Работа выхода как работу, необходимую для удаления электрона с Ферми уровня в вакуум. Современная теория не позволяет пока точно вычислить j для заданных структур и поверхностей. Основные сведения о значениях j даёт эксперимент. Для определения j используют эмиссионные или контактные явления (см. Контактная разность потенциалов).

  Знание Работа выхода существенно при конструировании электровакуумных приборов, где используется эмиссия электронов или ионов, а также в таких, например, устройствах, как термоэлектронные преобразователи энергии.
Лит.: Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Зандберг Э. Я., Ионов Н. И., Поверхностная ионизация, М., 1969.
  В. Н. Шредник.