FED

场致发射显示

FED---Field Emission Display (or Field Effection Display) 是指电子从阴极逸出进入真空或其它气体媒质中的过程。所有物体都含有大量的电子，常态下不逸出物体，当电子获得足够的能量，足以克服阻碍其逸出物体表面的力时，便产生了电子发射。

简述

FED Field Emission Display (or Field Effection Display)电子发射是指电子从阴极逸出进入真空或其它气体媒质中的过程。电子发射按照其获得外加能量的方式，即电子的受激发方式分为以下四种：热电子发射，子光电射发，次级电子发射及场致电子发射。

电子发射

①热电子发射：电子靠加热物体提供能量，当温度升高，电子的无序热运动的能量随之增大，直致电子能够克服阻碍它逸出固体表面的阻力而逸出物体的发射；②光电子发射：即外光电效应，与电子没有逸出物体表面的内光电效应有区别，电子靠光辐射吸收光量子能量而逸出物体产生的发射；③次级电子发射：界外获得能量的电子穿入物体内部，把能量传递给物体内部的电子，使之逸出的发射方式；④场致电子发射：也称自电子发射、冷发射，在物体表面加强电场以削弱阻碍电子逸出物体的力，利用隧道效应而产生的发射.

场致电子发射现象是在强外加电场作用下固体表面发生的发射电子的现象。它与热电子发射、光电子发射和二次电子发射的不同之处在于：热电子、光电子和二次电子的发射是由于固体内部电子获得外部给予的能量而被激发、当被激发的电子具有高于表面逸出势垒的动能时就逸出固体表面的电子发射，而场致电子发射是利用加在物体表面的强电场束削弱阻碍电子逸出物体的力，并利用隧道效应使固体向真空发射出电子，由于外加强电场使表面势垒高度降低，宽度变窄，电子穿透势垒的几率增加，因而发射电流随之迅速增加，其电子主要来自费米能级附近较窄范围的能带上。

特点介绍

场发射与其它三种电子发射有性质上的不同。热电子发射、光电子发射、次级电子发射都是以不同的形式给予物体内电子以能量，使它们能越过物体表面上的势垒而逸出。场发射的电子不是靠外部给予能量而被激发，场致电子发射或者是用外部强电场来压抑表面势垒，使得固体材料的表面势垒最高点降低，势垒宽度变窄，基于动力学原理使得电子可隧穿表面势垒而逸出（外场致发射）；或者用内部强电场使电子从金属基底进入介质层，并在介质层中得到加速而获得足够能量，不再需要另加能量就可逸出（内场致发射）。

作用

外场电有两个作用：一是降低表面势垒，二是减少势垒宽度。Fowler和Nordheim用量子力学的观点解释了金属的场致发射现象，称为FN理论。半导体材料在电场中的行为比金属更为复杂，主要是由于存在电场渗透现象和更为复杂的表面态影响。人们做了许多实验表明半导体材料包括硅、金刚石薄膜的场发射基本符合FN理论，而且FN理论在物理图象上非常清楚，容易为人们所接受，因此在对半导体材料场发射结果的具体的讨论中，人们也通常采用FN理论。场致电子发射是量子力学中隧道效应的结果，体现电子波动性，由于外加电场使表面势垒高度降低，宽度变窄，电子穿透势垒的几率增加，因而发射电流随之增加，场致发射的电子主要来自于费米能级附近较窄的能带上。

形式

场致电子发射的形式大体上可分为以下几种：

⑴尖端外场致电子发射

⑵介质薄膜（介质涂层）内场电子发射

⑶半导体内场致电子发射。

尖端效应

尖端发射体不用很高的电压就可在尖端得到高电场。场发射的阴极形状多为尖形，就是利用这一原理，以降低工作电压。当电压V加到栅极和尖端之间，就建立了一个非均匀的静电场。器件的结构保证了这个电场最大值E就分布在尖端顶部表面附近。对真空中间隔为d的平行板电容器有E=V/d，然而场发射尖端的关系为：E=β?V，β是几何因子，被认为是获得最佳发射电流的关键参数之一。

技术原理

场致电子发射又称为冷电子发射，只需要在阴极表面加一个强电场，不需要任何附加的能量，就能使阴极内的电子具有足够的能量从表面逸出。它的一个重要应用就是场致电子发射显示器即FED（field emission display, FED）。

其工作原理是使用电场自发射阴极（cathode emitter）材料的尖端放出电子来轰击屏幕上的荧光粉，启动荧光粉而发光，有点类似CRT的工作原理，但不同的是CRT在显像管内部有三个电子枪，为了使电子束获得足够的偏离还不得不把显像管做得必须有一段距离长，因此CRT显示器又大又厚又重。而FED在每一个荧光点后面不到3mm处都放置了成千上万个极小的电子发射器，同时用场发射技术作为电子来源以取代传统CRT显像管中的热电子枪，由于不是使用热能，使得场发射电子束的能量分布范围较传统热电子束窄而且具有较高亮度，因而可以用于平面显示器并带来了很多优秀特色。

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