CN112945999A - 一种二次电子发射系数计算方法及计算机终端设备 - Google Patents

一种二次电子发射系数计算方法及计算机终端设备 Download PDF

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CN112945999A CN202110123365.3A CN202110123365A CN112945999A CN 112945999 A CN112945999 A CN 112945999A CN 202110123365 A CN202110123365 A CN 202110123365A CN 112945999 A CN112945999 A CN 112945999A
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王增彬
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庞小峰
赵晓凤
宋坤宇
李盈
陈祖伟
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Abstract

本发明公开了一种二次电子发射系数计算方法，包括计算二次电子能量分布、激发电子能量分布和逃逸概率，获得两个受激电子均来自固体价带、分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数、以及均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数，最后计算出绝缘材料电中性或带正电时的二次电子发射系数；根据所获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数及其与表面负电荷密度存在的线性关系、以及绝缘材料带正电时的二次电子发射系数，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数。本发明考虑了绝缘材料表面能带和陷阱参数对表面二次电子发射系数的影响，提高了气体放电模拟过程的精度。

Description

一种二次电子发射系数计算方法及计算机终端设备
技术领域
本发明涉及气体放电技术领域，尤其涉及一种二次电子发射系数计算方法、计算机终端设备及计算机可读存储介质。
背景技术
六氟化硫(SF6)因其优异的绝缘与灭弧性能，广泛地应用于高压电力开关设备领域。在高压开关设备绝缘结构中，SF6沿面绝缘强度往往低于同样距离的SF6气体绝缘，是制约高压电力设备绝缘性能的瓶颈。因此，计算SF6沿面闪络电压，模拟SF6沿面放电过程，获取其放电特性，对电力设备绝缘优化设计具有重要作用。
目前，常采用粒子模拟、流体力学或混合模型等方法对SF6放电过程进行模拟，采用SF6有效电离系数路径积分的方法对SF6沿面闪络电压进行估算。在采用上述方法对SF6放电过程进行模拟时，不可避免地要引入绝缘材料表面的二次电子发射系数，以描述材料表面的二次电子发射过程。然而，现有仿真方法通常将二次电子发射系数设置为一恒定常数，未能考虑材料表面电荷积聚引起的二次电子发射系数变化，也没有建立材料二次电子发射系数与固体表面微观物理参数的关系，这将导致SF6沿面放电过程的模拟存在偏差。
发明内容
本发明目的在于，提供一种二次电子发射系数计算方法、计算机终端设备及可读存储介质，通过考虑绝缘材料表面能带和陷阱参数对表面二次电子发射系数的影响、以及绝缘材料表面电荷密度与二次电子发射系数的关系，以提高气体放电模拟过程的精度。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种二次电子发射系数计算方法，其特征在于，包括：
根据所获取的绝缘材料表面能带参数、陷阱能级参数和最大正离子作用势Eim，计算二次电子能量分布N0(Ek)、激发电子能量分布Ni(Ek)、逃逸概率Pe(Ek)以及两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv；
当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi；
当所述绝缘材料表面带负电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve、以及受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数γie、所述二次电子发射系数γie与表面负电荷密度σ存在的线性关系、以及所述绝缘材料带正电时的二次电子发射系数γi，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin。
在某一个实施例中，还包括：获取所述绝缘材料表面能带参数，其中，所述绝缘材料表面能带参数包括真空能级E0、导带底部能级Ec、导带能态密度Nc(E)、费米能级Ef、价带顶部能级Ev以及价带能态密度Nv(E)。
在某一个实施例中，所述获取绝缘材料表面能带参数的方法包括，紫外光电子能谱方法。
在某一个实施例中，还包括：获取陷阱能级参数，其中，所述陷阱能级参数包括空穴陷阱能级深度dEd、空穴陷阱能态密度Nd(E)、电子陷阱底部能级Ee以及电子陷阱能态密度Ne(E)。
在某一个实施例中，所述获取陷阱能级参数的方法包括，等温表面电位衰减法或光刺激电流法。
在某一个实施例中，所述两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv的计算公式如下：
Figure BDA0002922236510000021
其中，N0(Ek)为所述二次电子能量分布，Ek为受激电子能量，E0为所述真空能级；
所述导带电子能态密度Nc(Ek)的计算公式如下：
Figure BDA0002922236510000022
其中，Ec为导带底部能级，Ek为所述受激电子能量，Ne(E)为电子陷阱能态密度，Nc(E)为异带能态密度。
在某一个实施例中，所述当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi，具体为，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nivd(Ek)，以及受激电子均来自空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nidd(Ek)，公式如下：
Figure BDA0002922236510000031
Figure BDA0002922236510000032
其中，Ed为空穴陷阱顶部能级，Ev为价带顶能级，Nv(E)为价带能态密度，Nd(E)为空穴陷阱能态密度，E1和E2分别是两个受激电子能量；
然后根据所述受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nivd(Ek)，计算受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0vd(Ek)，根据所述受激电子均来自空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nidd(Ek)，计算受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0dd(Ek)，公式如下：
N0vd(Ek)＝Nivd(Ek)Pe(Ek)
N0dd(Ek)＝Nidd(Ek)Pe(Ek)
再根据受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0vd(Ek)，计算得到受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd，根据受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0dd(Ek)，计算得到受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，公式如下：
Figure BDA0002922236510000033
Figure BDA0002922236510000034
根据所述受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv、所述受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd与所述受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi：
Figure BDA0002922236510000035
其中，Nd(E)为空穴陷阱能态密度，Nv(E)为价带能态密度。
在某一个实施例中，所述当所述绝缘材料表面带负电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve、以及受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数γie、所述二次电子发射系数γie与表面负电荷密度σ存在的线性关系、以及所述绝缘材料带正电时的二次电子发射系数γi，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin，具体为，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的激发电子能量分布Nive(Ek)，以及受激电子均来自电子陷阱能级的激发电子能量分布Niee(Ek)，公式如下：
Figure BDA0002922236510000041
Figure BDA0002922236510000042
其中，Ee为电子陷阱底部能级，Ev为价带顶能级，Nv(E)为价带能态密度，Ne(E)为电子陷阱能态密度，E1和E2分别是两个受激电子能量；
然后根据所述受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的激发电子能量分布Nive(Ek)，计算受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ve(Ek)，根据所述受激电子均来自电子陷阱能级的激发电子能量分布Niee(Ek)，计算受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ee(Ek)，公式如下：
N0ve(Ek)＝Nive(Ek)Pe(Ek)
N0ee(Ek)＝Niee(Ek)Pe(Ek)
再根据受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ve(Ek)，计算得到受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve，根据受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ee(Ek)，计算得到受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，公式如下：
Figure BDA0002922236510000043
Figure BDA0002922236510000044
根据所述受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv、所述受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve与所述受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获得电子陷阱能级全满时的二次电子发射系数γie：
Figure BDA0002922236510000051
其中，Ne(E)为电子陷阱能态密度，Nv(E)为价带能态密度；
根据二次电子发射系数与表面负电荷密度存在的线性关系，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin与表面电荷密度σ之间的关系，计算绝缘材料表面带负电时的所述二次电子发射系数γin
Figure BDA0002922236510000052
其中，当绝缘材料表面带负电时，填满能级深度为dEe＝Ec-Ee电子陷阱能级时，形成的表面负电荷密度σm＝NedEee0L0，其中e0为元电荷量，L0是电荷沉积厚度。
本发明实施例还提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一实施例所述的二次电子发射系数计算方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的二次电子发射系数计算方法。
本发明实施例的二次电子发射系数计算方法中，考虑了绝缘材料表面能带和陷阱参数对表面二次电子发射系数的影响、以及绝缘材料表面电荷密度与二次电子发射系数的关系，可以在气体放电过程中考虑表面电荷积聚引起的二次电子发射系数变化所带来的变化，进一步提高气体放电模拟过程的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的二次电子发射系数计算方法的流程示意图；
图2是本发明某一实施例提供的计算机终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，本发明实施例提供一种二次电子发射系数计算方法，包括：
S10、根据所获取的绝缘材料表面能带参数、陷阱能级参数和最大正离子作用势Eim，计算二次电子能量分布N0(Ek)、激发电子能量分布Ni(Ek)、逃逸概率Pe(Ek)以及两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv；
S20、当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi；
S30、当所述绝缘材料表面带负电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve、以及受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数γie、所述二次电子发射系数γie与表面负电荷密度σ存在的线性关系、以及所述绝缘材料带正电时的二次电子发射系数γi，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin。
在本实施例中，获取计算所需的变量，相关变量见表1，通过查阅分子离子电离能数据库获取放电气体主要正离子M+的电离能，并认为该电离能为最大正离子作用势Eim。
表1变量表
Figure BDA0002922236510000071
根据所获取的绝缘材料表面能带参数、陷阱能级参数和最大正离子作用势Eim，利用公式(4)计算出逃逸概率Pe(Ek)，其中，α为电子各向异性散射项，可由实验测量数据拟合得到，可取α＝0.96；Plim为最大逃逸概率，可取Plim＝0.5。利用公式(5)计算出导带电子能态密度Nc(Ek)，再根据导带电子能态密度Nc(Ek)和公式(3)计算出激发电子能量分布Ni(Ek)，根据激发电子能量分布Ni(Ek)、逃逸概率Pe(Ek)以及公式(2)计算出二次电子能量分布N0(Ek)，最后根据二次电子能量分布N0(Ek)和公式(1)得到两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv。
具体为，所述受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv的计算公式如下：
Figure BDA0002922236510000072
其中，N0(Ek)为所述二次电子能量分布，Ek为受激电子能量，E0为所述真空能级；
所述二次电子能量分布N0(Ek)的计算公式如下：
N0(Ek)＝Ni(Ek)Pe(Ek) (2)
其中，Ni(Ek)为所述激发电子能量分布，Pe(Ek)为所述逃逸概率；
所述激发电子能量分布Ni(Ek)的计算公式如下：
Figure BDA0002922236510000073
其中，C1为令Ni(Ek)归一化的常数，Nc(Ek)为导带电子能态密度，Ev为所述价带顶部能级，Nv(E)是价带能态密度，E1和E2分别是两个受激电子能量，δ(c)为Diracδ函数，且c＝E1+E2-Ek+b，b＝Eim-E0；
所述逃逸概率Pe(Ek)的计算公式如下：
Figure BDA0002922236510000081
α为电子各向异性散射项，Plim为最大逃逸概率，E0为所述真空能级，Ec为所述导带底部能级，Ek为所述受激电子能量；
其中，所述导带电子能态密度Nc(Ek)的计算公式如下：
Figure BDA0002922236510000082
本发明考虑了绝缘材料表面能带和陷阱参数对表面二次电子发射系数的影响，可进一步提高气体放电模拟过程的精度。
当绝缘材料表面电中性或带正电时，对空穴陷阱顶部能级影响较小，所述当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi，。
当绝缘材料表面带负电时，填满能级深度为dEe＝Ec-Ee电子陷阱能级时，形成的表面负电荷密度σm＝NedEee0L0，其中L0为电荷沉积层厚度，e0为元电荷量。用电子陷阱底部能级Ee和电子陷阱能态密度Ne(E)替代空穴陷阱顶部能级Ed和空穴陷阱能态密度Nd(E)，计算出所述绝缘材料表面带负电时的受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve以及所述绝缘材料表面带负电时，受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，最终，计算获取电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数γie。假设二次电子发射系数与表面负电荷密度存在线性关系，则可获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin与表面电荷密度σ之间的关系，最终计算获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin。本发明考虑了绝缘材料表面电荷密度与二次电子发射系数的关系，可以在气体放电过程中考虑表面电荷积聚引起的二次电子发射系数变化所带来的变化。
在某一个实施例中，还包括：获取所述绝缘材料表面能带参数，其中，所述绝缘材料表面能带参数包括真空能级E0、导带底部能级Ec、导带能态密度Nc(E)、费米能级Ef、价带顶部能级Ev以及价带能态密度Nv(E)。
在某一个实施例中，所述获取绝缘材料表面能带参数的方法包括，所述获取绝缘材料表面能带参数的方法包括，紫外光电子能谱方法。
在某一个实施例中，还包括：获取陷阱能级参数，其中，所述陷阱能级参数包括空穴陷阱能级深度dEd、空穴陷阱能态密度Nd(E)、电子陷阱底部能级Ee以及电子陷阱能态密度Ne(E)。
在某一个实施例中，所述获取陷阱能级参数的方法包括，等温表面电位衰减法或光刺激电流法。
在某一个实施例中，所述两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv的计算公式如下：
Figure BDA0002922236510000091
其中，N0(Ek)为所述二次电子能量分布，Ek为受激电子能量，E0为所述真空能级；
所述导带电子能态密度Nc(Ek)的计算公式如下：
Figure BDA0002922236510000092
其中，Ec为导带底部能级，Ek为所述受激电子能量，Ne(E)为电子陷阱能态密度，Nc(E)为异带能态密度。
在某一个实施例中，所述当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi，具体为，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nivd(Ek)，以及受激电子均来自空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nidd(Ek)，公式如下：
Figure BDA0002922236510000093
Figure BDA0002922236510000094
其中，Ed为空穴陷阱顶部能级，Ev为价带顶能级，Nv(E)为价带能态密度，Nd(E)为空穴陷阱能态密度，E1和E2分别是两个受激电子能量；
然后根据所述受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nivd(Ek)，计算受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0vd(Ek)，根据所述受激电子均来自空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nidd(Ek)，计算受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0dd(Ek)，公式如下：
N0vd(Ek)＝Nivd(Ek)Pe(Ek)
N0dd(Ek)＝Nidd(Ek)Pe(Ek)
再根据受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0vd(Ek)，计算得到受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd，根据受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0dd(Ek)，计算得到受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，公式如下：
Figure BDA0002922236510000101
Figure BDA0002922236510000102
根据所述受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv、所述受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd与所述受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi：
Figure BDA0002922236510000103
其中，Nd(E)为空穴陷阱能态密度，Nv(E)为价带能态密度。
在某一个实施例中，所述当所述绝缘材料表面带负电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve、以及受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数γie、所述二次电子发射系数γie与表面负电荷密度σ存在的线性关系、以及所述绝缘材料带正电时的二次电子发射系数γi，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin，具体为，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的激发电子能量分布Nive(Ek)，以及受激电子均来自电子陷阱能级的激发电子能量分布Niee(Ek)，公式如下：
Figure BDA0002922236510000111
Figure BDA0002922236510000112
其中，Ee为电子陷阱底部能级，Ev为价带顶能级，Nv(E)为价带能态密度，Ne(E)为电子陷阱能态密度，E1和E2分别是两个受激电子能量；
然后根据所述受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的激发电子能量分布Nive(Ek)，计算受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ve(Ek)，根据所述受激电子均来自电子陷阱能级的激发电子能量分布Niee(Ek)，计算受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ee(Ek)，公式如下：
N0ve(Ek)＝Nive(Ek)Pe(Ek)
N0ee(Ek)＝Niee(Ek)Pe(Ek)
再根据受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ve(Ek)，计算得到受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve，根据受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ee(Ek)，计算得到受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，公式如下：
Figure BDA0002922236510000113
Figure BDA0002922236510000114
根据所述受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv、所述受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve与所述受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获得电子陷阱能级全满时的二次电子发射系数γie：
Figure BDA0002922236510000115
其中，Ne(E)为电子陷阱能态密度，Nv(E)为价带能态密度；
根据二次电子发射系数与表面负电荷密度存在的线性关系，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin与表面电荷密度σ之间的关系，计算绝缘材料表面带负电时的所述二次电子发射系数γin
Figure BDA0002922236510000121
其中，当绝缘材料表面带负电时，填满能级深度为dEe＝Ec-Ee电子陷阱能级时，形成的表面负电荷密度σm＝NedEee0L0，其中e0为元电荷量，L0是电荷沉积厚度。
请参阅图2，本发明实施例提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任意一个实施例中的二次电子发射系数计算方法。
处理器用于控制该计算机终端设备的整体操作，以完成上述的二次电子发射系数计算方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该计算机终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该计算机终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在一示例性实施例中，计算机终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific 1ntegrated Circuit，简称AS1C)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的二次电子发射系数计算方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例中的二次电子发射系数计算方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成上述的二次电子发射系数计算方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
本发明实施例的二次电子发射系数计算方法中，考虑了绝缘材料表面能带和陷阱参数对表面二次电子发射系数的影响、以及绝缘材料表面电荷密度与二次电子发射系数的关系，可以在气体放电过程中考虑表面电荷积聚引起的二次电子发射系数变化所带来的变化，进一步提高气体放电模拟过程的精度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种二次电子发射系数计算方法，其特征在于，包括：
根据所获取的绝缘材料表面能带参数、陷阱能级参数和最大正离子作用势Eim，计算二次电子能量分布N0(Ek)、激发电子能量分布Ni(Ek)、逃逸概率Pe(Ek)以及两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv；
当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi；
当所述绝缘材料表面带负电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve、以及受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数γie、所述二次电子发射系数γie与表面负电荷密度σ存在的线性关系、以及所述绝缘材料带正电时的二次电子发射系数γi，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin。
2.根据权利要求1所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，还包括：
获取所述绝缘材料表面能带参数，其中，所述绝缘材料表面能带参数包括真空能级E0、导带底部能级Ec、导带能态密度Nc(E)、费米能级Ef、价带顶部能级Ev以及价带能态密度Nv(E)。
3.根据权利要求2所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，所述获取绝缘材料表面能带参数的方法包括，紫外光电子能谱方法。
4.根据权利要求2所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，还包括：
获取陷阱能级参数，其中，所述陷阱能级参数包括空穴陷阱能级深度dEd、空穴陷阱能态密度Nd(E)、电子陷阱底部能级Ee以及电子陷阱能态密度Ne(E)。
5.根据权利要求4所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，所述获取陷阱能级参数的方法包括，等温表面电位衰减法或光刺激电流法。
6.根据权利要求4所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，
所述两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv的计算公式如下：
Figure FDA0002922236500000021
其中，N0(Ek)为所述二次电子能量分布，Ek为受激电子能量，E0为所述真空能级；
所述导带电子能态密度Nc(Ek)的计算公式如下：
Figure FDA0002922236500000022
其中，Ec为导带底部能级，Ek为所述受激电子能量，Ne(E)为电子陷阱能态密度，Nc(E)为异带能态密度。
7.根据权利要求6所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，所述当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi，具体为，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nivd(Ek)，以及受激电子均来自空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nidd(Ek)，公式如下：
Figure FDA0002922236500000023
Figure FDA0002922236500000024
其中，Ed为空穴陷阱顶部能级，Ev为价带顶能级，Nv(E)为价带能态密度，Nd(E)为空穴陷阱能态密度，E1和E2分别是两个受激电子能量；
然后根据所述受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nivd(Ek)，计算受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0vd(Ek)，根据所述受激电子均来自空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nidd(Ek)，计算受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0dd(Ek)，公式如下：
N0vd(Ek)＝Nivd(Ek)Pe(Ek)
N0dd(Ek)＝Nidd(Ek)Pe(Ek)
再根据受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0vd(Ek)，计算得到受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd，根据受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0dd(Ek)，计算得到受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，公式如下：
Figure FDA0002922236500000031
Figure FDA0002922236500000032
根据所述受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv、所述受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd与所述受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi：
Figure FDA0002922236500000033
其中，Nd(E)为空穴陷阱能态密度，Nv(E)为价带能态密度。
8.根据权利要求7所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，所述当所述绝缘材料表面带负电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve、以及受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数γie、所述二次电子发射系数γie与表面负电荷密度σ存在的线性关系、以及所述绝缘材料带正电时的二次电子发射系数γi，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin，具体为，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的激发电子能量分布Nive(Ek)，以及受激电子均来自电子陷阱能级的激发电子能量分布Niee(Ek)，公式如下：
Figure FDA0002922236500000034
Figure FDA0002922236500000035
其中，Ee为电子陷阱底部能级，Ev为价带顶能级，Nv(E)为价带能态密度，Ne(E)为电子陷阱能态密度，E1和E2分别是两个受激电子能量；
然后根据所述受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的激发电子能量分布Nive(Ek)，计算受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ve(Ek)，根据所述受激电子均来自电子陷阱能级的激发电子能量分布Niee(Ek)，计算受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ee(Ek)，公式如下：
N0ve(Ek)＝Nive(Ek)Pe(Ek)
N0ee(Ek)＝Niee(Ek)Pe(Ek)
再根据受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ve(Ek)，计算得到受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve，根据受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ee(Ek)，计算得到受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，公式如下：
Figure FDA0002922236500000041
Figure FDA0002922236500000042
根据所述受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv、所述受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve与所述受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获得电子陷阱能级全满时的二次电子发射系数γie：
Figure FDA0002922236500000043
其中，Ne(E)为电子陷阱能态密度，Nv(E)为价带能态密度；
根据二次电子发射系数与表面负电荷密度存在的线性关系，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin与表面电荷密度σ之间的关系，计算绝缘材料表面带负电时的所述二次电子发射系数γin
Figure FDA0002922236500000044
其中，当绝缘材料表面带负电时，填满能级深度为dEe＝Ec-Ee电子陷阱能级时，形成的表面负电荷密度σm＝NedEee0L0，其中e0为元电荷量，L0是电荷沉积厚度。
9.一种计算机终端设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至8任一项所述的二次电子发射系数计算方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的二次电子发射系数计算方法。
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