Влияние неравномерности толщины диэлектрической пленки вдоль поверхности катода на его нагрев в тлеющем разряде

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сформулирована модель катодного слоя тлеющего газового разряда при наличии на катоде диэлектрической пленки, толщина которой различна на разных участках его поверхности, причем на части поверхности она может отсутствовать. Модель учитывает ионно-электронную эмиссию с поверхности катода, термополевую электронную эмиссию из подложки катода в пленку и термическую электронную эмиссию с участков катода без пленки. Показано, что при нагреве катода эмиссионная эффективность пленки, эффективный коэффициент электронной эмиссии катода и плотность разрядного тока уменьшаются, так как при этом снижается напряженность электрического поля в пленке, обеспечивающая необходимую для поддержания разряда плотность тока термополевой электронной эмиссии из подложки катода в пленку. Поэтому, когда на всей рабочей поверхности катода находится диэлектрическая пленка, тлеющий разряд долго не переходит в дуговой. Если же на некоторой ее части пленка отсутствует, то после нагрева катода до достаточно высокой температуры с нее начинается термическая эмиссия электронов, которые покидают поверхность катода и увеличивают его эффективный коэффициент электронной эмиссии и плотность разрядного тока. Это обусловливает более интенсивный нагрев катода и ускоренный переход тлеющего разряда в дуговой.

Об авторах

Г. Г. Бондаренко

Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Автор, ответственный за переписку.
Email: gbondarenko@hse.ru
Россия, Москва, 101000

М. Р. Фишер

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: fishermr@bmstu.ru
Россия, Москва, 105005

В. И. Кристя

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: kristya@bmstu.ru
Россия, Москва, 105005

Список литературы

  1. Zissis G., Kitsinelis S. // J. Phys. D. 2009. V. 42. № 17. Р. 173001. https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/17/173001
  2. Samukawa S., Hori M., Rauf S., Tachibana K., Bruggeman P., Kroesen G., Whitehead J.C., Murphy A.B., Gutsol A.F., Starikovskaia S. // J. Phys. D. 2012. V. 45. № 25. Р. 253001. https://doi.org/10.1088/0022-3727/45/25/253001
  3. Schwieger J., Baumann B., Wolff M., Manders F., Suijker J. // J. Phys.: Conf. Ser. 2015. V. 655. Р. 012045. https://doi.org/10.1088/1742-6596/655/1/012045
  4. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Долгопрудный: ИД “Интеллект”, 2009. 736 с.
  5. Saifutdinov A.I. // Plasma Sources Sci. Tech. 2022. V. 31. № 9. Р. 094008. https://doi.org/10.1088/1361-6595/ac89a7
  6. Byszewski W.W., Li Y.M., Budinger A.B., Gregor P.D. // Plasma Sources Sci. Tech. 1996. V. 5. № 4. P. 720. https://doi.org/10.1088/0963-0252/5/4/014
  7. Hadrath S., Beck M., Garner R.C., Lieder G., Ehlbeck J. // J. Phys. D. 2007. V. 40. № 1. P. 163. https://doi.org/10.1088/0022-3727/40/1/009
  8. Modinos A. Field, Thermionic, and Secondary Electron Emission Spectroscopy. N.Y.: Plenum Press, 1984. 376 p.
  9. Егоров Н.В., Шешин Е.П. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2017. № 3. C. 5. https://doi.org/10.7868/S0207352817030088
  10. Ptitsin V.E. // J. Phys.: Conf. Ser. 2011. V. 291. Р. 012019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/291/1/012019
  11. Venkattraman A. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 104. № 19. Р. 194101. https://doi.org/10.1063/1.4876606
  12. Haase J.R., Go D.B. // J. Phys. D. 2016. V. 49. № 5. Р. 055206. https://doi.org/10.1088/0022-3727/49/5/055206
  13. Benilov M.S., Benilova L.G. // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. № 6. Р. 063307. https://doi.org/10.1063/1.4818325
  14. Anders A. // Thin Solid Films. 2006. V. 502. P. 22. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.07.228
  15. Riedel M., Düsterhöft H., Nagel F. // Vacuum. 2001. V. 61. № 2–4. P. 169. https://doi.org/10.1016/S0042-207X(01)00112-9
  16. Bondarenko G.G., Fisher M.R., Kristya V.I., Prassitski V.V. // Vacuum. 2004. V. 73. № 2. P. 155. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2003.12.004
  17. Hadrath S., Ehlbeck J., Lieder G., Sigeneger F. // J. Phys. D. 2005. V. 38. № 17. P. 3285. https://doi.org/10.1088/0022-3727/38/17/S33
  18. Suzuki M., Sagawa M., Kusunoki T., Nishimura E., Ikeda M., Tsuji K. // IEEE Trans. ED. 2012. V. 59. P. 2256. https://doi.org/10.1109/TED.2012.2197625
  19. Nijdam S., Desai K.V., Park S.-J., Sun P.P., Sakai O., Lister G., Eden J.G. // Plasma Sources Sci. Tech. 2022. V. 31. № 12. Р. 123001. https://doi.org/10.1088/1361-6595/ac8448
  20. Bondarenko G.G., Fisher M.R., Kristya V.I. // Vacuum. 2016. V. 129. P. 188. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2016.01.008
  21. Holgate J.T., Coppins M. // Phys. Rev. Appl. 2017. V. 7. № 4. Р. 044019. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.7.044019
  22. Jensen K.L. // J. Appl. Phys. 2019. V. 126. № 6. Р. 065302. https://doi.org/10.1063/1.5109676
  23. Bondarenko G.G., Kristya V.I., Savichkin D.O. // Vacuum. 2018. V. 149. P. 114. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.12.028
  24. Bondarenko G.G., Fisher M.R., Myo Thi Ha, Kristya V.I. // Russ. Phys. J. 2019. V. 62. № 1. P. 82. https://doi.org/10.1007/s11182-019-01686-z
  25. Bondarenko G.G., Fisher M.R., Kristya V.I. // Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 2024. V. 88. № 4. P. 464. https://doi.org/10.1134/S1062873823706074
  26. Woodworth J.R., Aragon B.P., Hamilton T.W. // Appl. Phys. Lett. 1997. V. 70. № 15. P. 1947. https://doi.org/10.1063/1.118814
  27. Kim D., Economou D.J. // J. Appl. Phys. 2003. V. 94. № 5. P. 2852. https://doi.org/10.1063/1.1597943
  28. Kim D., Economou D.J. // J. Appl. Phys. 2004. V. 95. № 7. P. 3311. https://doi.org/10.1063/1.1652249
  29. Бондаренко Г.Г., Кристя В.И., Йе Наинг Тун // Изв. вузов. Физика. 2015. Т. 58. № 9. С. 99.
  30. Кристя В.И., Мьо Ти Ха, Фишер М.Р. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 6. С. 846. https://doi.org/10.31857/S0367676520060149
  31. Бондаренко Г.Г., Кристя В.И., Мьо Ти Ха, Фишер М.Р. // Поверхность. Рентген., синхротрон. и нейтрон. исслед. 2022. № 8. С. 25. https://doi.org/10.31857/S1028096022080039
  32. Phelps A.V., Petrović Z.Lj. // Plasma Sources Sci. Technol. 1999. V. 8. № 3. P. R21. https://doi.org/10.1088/0963-0252/8/3/201
  33. Forbes R.G., Edgcombe C.J., Valdrè U. // Ultramicroscopy. 2003. V. 95. P. 57. https://doi.org/10.1016/S0304-3991(02)00297-8
  34. Hourdakis E., Bryant G.W., Zimmerman N.M. // J. Appl. Phys. 2006. V. 100. № 12. Р. 123306. https://doi.org/10.1063/1.2400103
  35. Крютченко О.Н., Маннанов А.Ф., Носов А.А., Степанов В.А., Чиркин М.В. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1994. № 6. С. 93.
  36. Xu N.S., Chen J., Deng S.Z. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76. № 17. P. 2463. https://doi.org/10.1063/1.126377
  37. Bondarenko G.G., Fisher M.R., Kristya V.I., Bondariev V. // High Temperature Material Proc. 2022. V. 26. № 1. P. 17. https://doi.org/10.1615/HighTempMatProc.2021041820
  38. Hancox R. // Br. J. Appl. Phys. 1960. V. 11. № 10. P. 468. https://doi.org/10.1088/0508-3443/11/10/304
  39. Guile A.E., Hitchcock A.H. // J. Phys. D. 1975. V. 8. № 6. P. 663. https://doi.org/10.1088/0022-3727/8/6/009
  40. Puchkarev V.F. Mesyats G.A. // J. Appl. Phys. 1995. V. 78. № 9. P. 5633. https://doi.org/10.1063/1.359687

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025