西安交通大學電氣工程學院孟國棟副教授、成永紅教授研究團隊與愛沙尼亞塔爾圖大學/芬蘭赫爾辛基大學Andreas Kyritsakis副教授研究團隊開展合作，針對“強電場與電極材料相互作用”這一問題，提出了利用高分辨透射電子顯微鏡開展原位電學與微觀形貌表征，系統研究了極端強電場（~GV/m）作用下金屬表面碳層的形貌演變動力學過程。在國際上首次實時觀察到非晶碳層表面的納米突起的產生與生長過程，結合場致電子發射電流的變化特征發現了納米突起生長的不同發展階段，揭示了材料形貌演變特征與場致電子發射特性的內在聯系。近日該研究成果發表在《物理評論快報》上。
研究提出了場致表面原子擴散機制，即局域高電場會顯著改變表面原子間的遷移勢壘，驅動表面原子向更高場強方向擴散，最終形成擊穿前驅體并誘導擊穿發生。研究成果有助于深入認識真空擊穿過程中電場與電極材料相互作用，從材料微觀尺度理解真空擊穿的起始機制，為解決高能物理裝置與微納器件中的真空擊穿問題奠定理論基礎。
場致納米突起產生與生長示意圖。（課題組供圖）
相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.176201
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