FED

FED Field Emission Display (or Field Effection Display)電子發射是指電子從陰極逸出進入真空或其它氣體媒質中的過程。電子發射按照其獲得外加能量的方式，即電子的受激發方式分為以下四種：熱電子發射，子光電射發，次級電子發射及場致電子發射。

①熱電子發射：電子靠加熱物體提供能量，當温度升高，電子的無序熱運動的能量隨之增大，直致電子能夠克服阻礙它逸出固體表面的阻力而逸出物體的發射；②光電子發射：即外光電效應，與電子沒有逸出物體表面的內光電效應有區別，電子靠光輻射吸收光量子能量而逸出物體產生的發射；③次級電子發射：界外獲得能量的電子穿入物體內部，把能量傳遞給物體內部的電子，使之逸出的發射方式；④場致電子發射：也稱自電子發射、冷發射，在物體表面加強電場以削弱阻礙電子逸出物體的力，利用隧道效應而產生的發射.

場致電子發射現象是在強外加電場作用下固體表面發生的發射電子的現象。它與熱電子發射、光電子發射和二次電子發射的不同之處在於：熱電子、光電子和二次電子的發射是由於固體內部電子獲得外部給予的能量而被激發、當被激發的電子具有高於表面逸出勢壘的動能時就逸出固體表面的電子發射，而場致電子發射是利用加在物體表面的強電場束削弱阻礙電子逸出物體的力，並利用隧道效應使固體向真空發射出電子，由於外加強電場使表面勢壘高度降低，寬度變窄，電子穿透勢壘的幾率增加，因而發射電流隨之迅速增加，其電子主要來自費米能級附近較窄範圍的能帶上。

場發射與其它三種電子發射有性質上的不同。熱電子發射、光電子發射、次級電子發射都是以不同的形式給予物體內電子以能量，使它們能越過物體表面上的勢壘而逸出。場發射的電子不是靠外部給予能量而被激發，場致電子發射或者是用外部強電場來壓抑表面勢壘，使得固體材料的表面勢壘最高點降低，勢壘寬度變窄，基於動力學原理使得電子可隧穿表面勢壘而逸出（外場致發射）；或者用內部強電場使電子從金屬基底進入介質層，並在介質層中得到加速而獲得足夠能量，不再需要另加能量就可逸出（內場致發射）。

外場電有兩個作用：一是降低表面勢壘，二是減少勢壘寬度。Fowler和Nordheim用量子力學的觀點解釋了金屬的場致發射現象，稱為FN理論。半導體材料在電場中的行為比金屬更為複雜，主要是由於存在電場滲透現象和更為複雜的表面態影響。人們做了許多實驗表明半導體材料包括硅、金剛石薄膜的場發射基本符合FN理論，而且FN理論在物理圖象上非常清楚，容易為人們所接受，因此在對半導體材料場發射結果的具體的討論中，人們也通常採用FN理論。場致電子發射是量子力學中隧道效應的結果，體現電子波動性，由於外加電場使表面勢壘高度降低，寬度變窄，電子穿透勢壘的幾率增加，因而發射電流隨之增加，場致發射的電子主要來自於費米能級附近較窄的能帶上。

場致電子發射的形式大體上可分為以下幾種：

⑴尖端外場致電子發射

⑵介質薄膜（介質塗層）內場電子發射

⑶半導體內場致電子發射。

尖端發射體不用很高的電壓就可在尖端得到高電場。場發射的陰極形狀多為尖形，就是利用這一原理，以降低工作電壓。當電壓V加到柵極和尖端之間，就建立了一個非均勻的靜電場。器件的結構保證了這個電場最大值E就分佈在尖端頂部表面附近。對真空中間隔為d的平行板電容器有E=V/d，然而場發射尖端的關係為：E=β?V，β是幾何因子，被認為是獲得最佳發射電流的關鍵參數之一。

場致電子發射又稱為冷電子發射，只需要在陰極表面加一個強電場，不需要任何附加的能量，就能使陰極內的電子具有足夠的能量從表面逸出。它的一個重要應用就是場致電子發射顯示器即FED（field emission display, FED）。

其工作原理是使用電場自發射陰極（cathode emitter）材料的尖端放出電子來轟擊屏幕上的熒光粉，啓動熒光粉而發光，有點類似CRT的工作原理，但不同的是CRT在顯像管內部有三個電子槍，為了使電子束獲得足夠的偏離還不得不把顯像管做得必須有一段距離長，因此CRT顯示器又大又厚又重。而FED在每一個熒光點後面不到3mm處都放置了成千上萬個極小的電子發射器，同時用場發射技術作為電子來源以取代傳統CRT顯像管中的熱電子槍，由於不是使用熱能，使得場發射電子束的能量分佈範圍較傳統熱電子束窄而且具有較高亮度，因而可以用於平面顯示器並帶來了很多優秀特色。