利用雙溫度方程和Richardson方程模擬了飛秒脈沖激光誘導(dǎo)金屬產(chǎn)生的超快熱電子發(fā)射,對(duì)有無(wú)外加電場(chǎng)情況下的超快熱電子發(fā)射進(jìn)行了比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn):飛秒激光誘導(dǎo)熱電子發(fā)射的持續(xù)時(shí)間在亞皮秒量級(jí),隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加,熱電子發(fā)射效率明顯提高,外加的電場(chǎng)可以增強(qiáng)激光誘導(dǎo)金屬表面的熱電子發(fā)射,施加的電場(chǎng)降低了金屬表面的電子逸出勢(shì),相當(dāng)于降低了金屬表面的功函,從而提高了熱電子發(fā)射效率;但在較高的激光能量密度下,隨著激光能量的增加,熱電子發(fā)射的增加變得非常緩慢,這是由于大量逸出的電子在金屬表面產(chǎn)生空間電荷效應(yīng),阻止電子逃離金屬表面。這個(gè)結(jié)果有助于理解超快電子熱行為的機(jī)理,并改進(jìn)超快熱電子發(fā)射系統(tǒng)。 

【文章來(lái)源】：黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(01)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

銅表面處電子和晶格溫度隨著延遲時(shí)間的變化 (激光能量密度: 100 mJ·cm-2)

電場(chǎng)強(qiáng)度分別為0.001、0.01、0.1和0.5 V·nm-1時(shí),熱電子發(fā)射隨著時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示�？梢钥闯�,熱電子發(fā)射的持續(xù)時(shí)間在亞皮秒量級(jí)。比較無(wú)電場(chǎng)和有電場(chǎng)情況下的熱電子發(fā)射,可見(jiàn)隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加,熱電子發(fā)射的峰值強(qiáng)度明顯提高。飛秒激光誘導(dǎo)熱電子發(fā)射可以簡(jiǎn)單地分為兩步:(1) 在飛秒脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi),金屬中的自由電子吸收激光能量,電子迅速獲得極高的溫度,而晶格溫度幾乎保持不變;(2) 高溫的電子克服金屬表面的束縛,產(chǎn)生熱電子發(fā)射,同時(shí),金屬內(nèi)的電子通過(guò)電子晶格之間的耦合將從能量轉(zhuǎn)移到晶格,電子溫度降低,這使得電子沒(méi)有足夠的能量去克服勢(shì)壘,熱電子發(fā)射截止。在電場(chǎng)加強(qiáng)的熱電子發(fā)射里,引入一個(gè)附加電場(chǎng)相當(dāng)于降低金屬表面的電子逸出勢(shì),這樣更多的電子能從金屬表面逃逸從而產(chǎn)生更高的電流。圖3 有無(wú)電場(chǎng)下最大熱電子發(fā)射(左軸)和加強(qiáng)比(右軸)隨著激光能量密度的變化,電場(chǎng)強(qiáng)度分別為0.001 V·nm-1 (a)、0.01 V·nm-1 (b)、0.1 V·nm-1 (c) 和0.5 V·nm-1 (d)

圖2 在同樣激光能量密度(100 mJ·cm-2)下熱電子發(fā)射隨著延遲時(shí)間的變化,電場(chǎng)強(qiáng)度分別為0.001 V·nm-1 (a)、0.01 V·nm-1 (b)、0.1 V·nm-1 (c)和0.5 V·nm-1 (d)圖4 銅樣品表面處最大電子溫度隨著

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超快激光脈沖作用下金薄膜溫度和介電函數(shù)變化的研究[J]. 任世為,吳文智.  黑龍江大學(xué)工程學(xué)報(bào). 2017(04)



本文編號(hào)：3227804