西安交通大学电气工程学院孟国栋副教授、成永红教授研究团队与爱沙尼亚塔尔图大学/芬兰赫尔辛基大学Andreas Kyritsakis副教授研究团队开展合作，针对“强电场与电极材料相互作用”这一问题，提出了利用高分辨透射电子显微镜开展原位电学与微观形貌表征，系统研究了极端强电场（~GV/m）作用下金属表面碳层的形貌演变动力学过程。在国际上首次实时观察到非晶碳层表面的纳米突起的产生与生长过程，结合场致电子发射电流的变化特征发现了纳米突起生长的不同发展阶段，揭示了材料形貌演变特征与场致电子发射特性的内在联系。近日该研究成果发表在《物理评论快报》上。
研究提出了场致表面原子扩散机制，即局域高电场会显著改变表面原子间的迁移势垒，驱动表面原子向更高场强方向扩散，最终形成击穿前驱体并诱导击穿发生。研究成果有助于深入认识真空击穿过程中电场与电极材料相互作用，从材料微观尺度理解真空击穿的起始机制，为解决高能物理装置与微纳器件中的真空击穿问题奠定理论基础。
场致纳米突起产生与生长示意图。（课题组供图）
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