Walter H. Schottky

Walter H. Schottky
Född	23 juli 1886 ( 23-07-1886 ) Zürich , Schweiz
dog	4 mars 1976 ( 1976-03-05 ) (89 år gammal) Pretzfeld , Västtyskland
Nationalitet	tysk
Alma mater	Universitetet i Berlin
Känd för	Schottky-diod Schottky-effekt Schottky-barriär Schottky-defekt Schottky -anomali Schottky–Mott-regel Mott–Schottky-ekvation Mott–Schottky-plot Bandböjning Screen-grid vakuumrör Bandmikrofon Ribbon- högtalare Teori om fältemission Skottbrus Solid state jonics mekanik Tid-mekanik
Utmärkelser	Hughes-medalj (1936) Werner von Siemens Ring (1964)
Vetenskaplig karriär
Fält	Fysiker
institutioner	University of Jena University of Würzburg University of Rostock Siemens Research Laboratories
Avhandling	Zur relativttheoretischen Energetik und Dynamik (1912)
Doktorand rådgivare	Max Planck Heinrich Rubens
Anmärkningsvärda studenter	Werner Hartmann

Walter Hans Schottky (23 juli 1886 – 4 mars 1976) var en tysk fysiker som spelade en viktig tidig roll i utvecklingen av teorin om elektron- och jonemissionsfenomen, uppfann skärmnätets vakuumrör 1915 när han arbetade på Siemens , som var med och uppfann bandmikrofonen och bandhögtalaren tillsammans med Dr. Erwin Gerlach 1924 och gjorde senare många betydande insatser inom områdena halvledarenheter, teknisk fysik och teknik.

Tidigt liv

Schottkys far var matematikern Friedrich Hermann Schottky (1851–1935). Schottky hade en syster och en bror. Hans far utsågs till professor i matematik vid universitetet i Zürich 1882, och Schottky föddes fyra år senare. Familjen flyttade sedan tillbaka till Tyskland 1892, där hans far tog anställning vid universitetet i Marburg .

Schottky tog examen från Steglitz Gymnasium i Berlin 1904. Han avslutade sin kandidatexamen i fysik vid universitetet i Berlin 1908, och han avslutade sin doktorsexamen i fysik vid Humboldt-universitetet i Berlin 1912 och studerade under Max Planck och Heinrich Rubens , med en avhandling med titeln: Zur relativttheoretischen Energetik und Dynamik (översätts som About Relative-Theoretical Energetics and Dynamics ) .

Karriär

Schottkys postdoktorala period tillbringades vid University of Jena (1912–14). Han föreläste sedan vid universitetet i Würzburg (1919–23). Han blev professor i teoretisk fysik vid universitetet i Rostock (1923–27). Under två avsevärda perioder arbetade Schottky vid Siemens forskningslaboratorier (1914–19 och 1927–58).

Uppfinningar

1924 uppfann Schottky bandmikrofonen tillsammans med Erwin Gerlach. Tanken var att ett mycket fint band upphängt i ett magnetfält skulle kunna generera elektriska signaler. Detta ledde till uppfinningen av bandhögtalaren genom att använda den i omvänd ordning, men det var inte praktiskt förrän permanenta magneter med högt flöde blev tillgängliga i slutet av 1930-talet.

Stora vetenskapliga landvinningar

1914 utvecklade Schottky den välkända klassiska formeln, skriven här som

$E_{\rm {int}}(x)=-{\frac {q^{2}}{16\pi \epsilon _{0 }{x}}}$ .

Detta beräknar interaktionsenergin mellan en punktladdning q och en plan metallyta, när laddningen är på ett avstånd x från ytan. På grund av metoden för dess härledning kallas denna interaktion "bildpotentialenergi" (bild PE). Schottky baserade sitt arbete på tidigare arbete av Lord Kelvin angående bilden PE för en sfär. Schottkys bild PE har blivit en standardkomponent i enkla modeller av rörelsebarriären, M ( x ), som upplevs av en elektron när den närmar sig en metallyta eller ett metall- halvledargränssnitt från insidan. (Denna M ( x ) är den kvantitet som visas när den endimensionella, enpartikeln, Schrödinger-ekvationen skrivs i formen

${\frac {d^{2}}{dx^{2}}}\Psi (x)={\frac {2m}{\hbar ^{2}}}M(x)\Psi (x ).$

Här är $\hbar$ Plancks konstant dividerad med 2π, och m är elektronmassan .)

Bilden PE kombineras vanligtvis med termer som hänför sig till ett pålagt elektriskt fält F och till barriärens höjd h (i frånvaro av något fält). Detta leder till följande uttryck för barriärenergins beroende av avståndet x , mätt från metallens "elektriska yta", in i vakuumet eller in i halvledaren :

$M(x)=\;h-eFx-e^{2}/4\pi \epsilon _{0}\epsilon _{r}x\;.$

₀ Här är e den elementära _positiva laddningen , ε är den elektriska konstanten och εr är den relativa permittiviteten för det andra mediet (=1 för vakuum ). I fallet med en metall-halvledarövergång kallas detta en Schottky-barriär ; i fallet med metall-vakuumgränssnittet kallas detta ibland en Schottky-Nordheim-barriär . I många sammanhang måste h tas lika med den lokala arbetsfunktionen φ .

Denna Schottky–Nordheim-barriär (SN-barriär) har spelat en viktig roll i teorierna om termionisk emission och fältelektronemission . Applicering av fältet orsakar en sänkning av barriären och ökar därmed emissionsströmmen i termionisk emission . Detta kallas " Schottky-effekten ", och den resulterande emissionsregimen kallas " Schottky-emission ".

1923 föreslog Schottky (felaktigt) att det experimentella fenomenet som då kallades autoelektronisk emission och nu kallas fältelektronemission uppstod när barriären drogs ner till noll. Faktum är att effekten beror på vågmekanisk tunnling , vilket Fowler och Nordheim visade 1928. Men SN-barriären har nu blivit standardmodellen för tunnelbarriären.

Senare, i samband med halvledarenheter , föreslogs det att en liknande barriär skulle finnas vid föreningspunkten mellan en metall och en halvledare. Sådana barriärer är nu allmänt kända som Schottky-barriärer , och överväganden gäller för överföringen av elektroner över dem som är analoga med de äldre övervägandena om hur elektroner emitteras från en metall till vakuum. (I grund och botten finns flera emissionsregimer, för olika kombinationer av fält och temperatur. De olika regimerna styrs av olika ungefärliga formler.)

När hela beteendet hos sådana gränssnitt undersöks, visar det sig att de kan fungera (asymmetriskt) som en speciell form av elektronisk diod, nu kallad Schottky-diod . I detta sammanhang är metall-halvledarövergången känd som en " Schottky-kontakt (likriktande)" .

Schottkys bidrag inom ytvetenskap/emissionselektronik och inom halvledarenhetsteori utgör nu en betydande och genomgripande del av bakgrunden till dessa ämnen. Det kan möjligen hävdas att de – kanske för att de är inom området teknisk fysik – inte är så allmänt erkända som de borde vara.

Utmärkelser

Han tilldelades Royal Society 's Hughes-medalj 1936 för sin upptäckt av Schrot-effekten (spontana strömvariationer i högvakuumurladdningsrör, av honom kallad "Schrot-effekten": bokstavligen "småskottseffekten") i termionisk emission och hans uppfinning av screen-grid tetrode och en superheterodyn metod för att ta emot trådlösa signaler.

1964 fick han Werner von Siemens-ringen för att hedra hans banbrytande arbete med den fysiska förståelsen av många fenomen som ledde till många viktiga tekniska apparater, bland dem rörförstärkare och halvledare .

Kontrovers

Uppfinningen av superheterodyne tillskrivs vanligtvis Edwin Armstrong . Schottky publicerade dock en artikel i Proceedings of the IEEE som kan tyda på att han hade uppfunnit och patenterat något liknande i Tyskland 1918. Fransmannen Lucien Lévy hade lämnat in ett krav tidigare än antingen Armstrong eller Schottky, och så småningom erkändes hans patent i USA och Tyskland.

• 1939: första p–n-korsningen

Arv

Walter Schottky-institutet för halvledarforskning och Walter Schottky-priset är uppkallade efter honom.

Böcker skrivna av Schottky

• Thermodynamik , Julius Springer, Berlin, Tyskland, 1929.
• Physik der Glühelektroden , Akademische Verlagsgesellschaft , Leipzig, 1928.

Se även

• Schottky transistor
• Schottky junction solcell
• Ytbarriärtransistor

externa länkar

• Walter Schottky
• Biografi om Walter H. Schottky
• Walter Schottky Institut
• Walter H. Schottky i tyska nationalbibliotekets katalog
• Reinhard W. Serchinger: Walter Schottky – Atomtheoretiker und Elektrotechniker. Sein Leben und Werk bis ins Jahr 1941. Diepholz; Stuttgart; Berlin: GNT-Verlag, 2008.
• Schottkys matte släktforskning