Вторичная электронная эмиссия

Втори́чная электро́нная эми́ссия — испускание электронов (электронная эмиссия) поверхностью металлов, полупроводников или диэлектриков при бомбардировке их пучком электронов (первичными электронами) с энергией, превышающей некоторую пороговую. Иными словами это эмиссия электронов, входивших в состав образца и получивших от падающих электронов достаточно энергии для выхода из образца.

Вторичный электронный поток состоит из электронов, отраженных поверхностью (упруго и неупруго отраженные электроны), и «истинно» вторичных электронов — электронов, выбитых из металла, полупроводника или диэлектрика первичными электронами.

В достаточно тонких плёнках длина пробега первичных электронов может превышать толщину этой плёнки (эмиттера). В этом случае вторичная электронная эмиссия наблюдается как с поверхности, подвергаемой бомбардировке (вторичная электронная эмиссия на отражение), так и с противоположной поверхности (вторичная электронная эмиссия на прострел). Поток вторичных электронов складывается из отражённых (упруго и неупругого) первичных электронов и истинных (собственных) вторичных электронов — электронов эмиттера, получивших в результате их возбуждения первичными энергию и импульс, достаточные для выхода в вакуум.

Вторичные электроны имеют непрерывный энергетический спектр от 0 до энергии первичных электронов. Обычно энергетический спектр электронов имеет ряд максимумов и минимумов, так называемая тонкая структура энергетического спектра, обусловленная характеристическими потерями энергии на возбуждение атомов вещества и Оже-эффектом.

Механизм упругого отражения электронов существенно различен в области малых (0—100 эВ), средних (0,1—1 кэВ) и больших (1—100 кэВ) энергий первичных электронов.

Отношение числа вторичных электронов ${\displaystyle n_{2}}$ к числу первичных ${\displaystyle n_{1}}$, вызвавших эмиссию, называется коэффициентом вторичной электронной эмиссии:

${\displaystyle \delta =n_{2}/n_{1}.}$

Коэффициент ${\displaystyle \delta }$ зависит от природы облучаемого материала, состояния его поверхности, энергии бомбардирующих частиц и их угла падения на поверхность.

У полупроводников и диэлектриков ${\displaystyle \delta }$ больше, чем у металлов. Это объясняется тем, что в металлах, где концентрация электронов проводимости велика, возбуждённые вторичные электроны, часто сталкиваясь с другими электронами, быстро теряют свою энергию и не могут выйти из металла. В полупроводниках и диэлектриках же из-за малой концентрации электронов проводимости столкновения вторичных электронов с ними происходят гораздо реже и вероятность выхода вторичных электронов из эмиттера возрастает в несколько раз.