Понятие вакуума в наноэлектроние

Вакуум – это среда, содержащая газ при давлении значительно ниже атмосферного.

Чтобы вакуум был достаточной степени разреженности, необходимо чтобы длина свободного пробега была больше расстояния между молекулами либо какой-либо стенки.

,

где Т – температура среды;

273 – абсолютный «0»;

р – давление мм.рт.ст.;

Р_с(U) – вероятность столкновения.

Если U<U_{i(ионизации)}, то ионы и электроны образовываться не будут.

- ВАХ несамостоятельного разряда

Несамостоятельным разрядом называется такой разряд, в котором ток поддерживается только за счёт образования заряженных частиц по какой-либо внешней причине и прекращается после прекращения действия источника образования зарядов.

До точки А разряда нет – ионы не образуются. Изменение Iа по закону степени 3/2 до точки А. После точки А возникает разряд при условии:

1)λ_С>d (1)

d – расстояние между частицами, которые сталкиваются друг с другом

2)U>U_i

При выполнении этих двух условий прибор даже с газовым наполнением будет работать как в вакууме.

Наноэлектроника включает размеры от 1 до 200 нм и оказывается что в наноразмерной области приборы при атмосферном давлении будут работать как в вакууме.

Для проверки был проведён эксперимент. Результаты были опубликованы в 1997 г. Автор DriskilSmit.

Испытывали автоэмиссионнуюнаноструктуру с диаметром отверстия экстрактора 50 нм. Межэлектродное расстояние между катодом и экстрактором 30 нм, подаваемое напряжение 7,5 В. Эти структуры были испытаны в атмосфере и в вакууме (10^-4 Па) и результаты совпадали.

Следует отметить, что отличительной особенностью вакуумной наноэлектроники оттвёрдотельной является не наличие вакуума, а испускание электронов с поверхности твёрдого тела в вакуум или газ. На практике вакуум приходится создавать, чтобы предотвратить модификацию поверхности эмиттера за счёт образования соединений и плёнок, что приводит к нестабильности автоэмиссии.

Из таблицы видно, что наилучшим газом является Не, где λ_C=1560 нм и этот газ является инертным и он не вступает в реакцию с другими материалами, а так же вытесняет другие газы если такие есть.