Обратная фотоэмиссионная спектроскопия - Inverse photoemission spectroscopy

Обратная фотоэмиссионная спектроскопия (IPES) это наука о поверхности методика исследования незанятой электронной структуры поверхностей, тонких пленок и адсорбатов. Хорошо сколлимированный пучок электронов с четко определенной энергией (<20 эВ) направляется на образец. Эти электроны соединяются с высоколежащими незанятыми электронные состояния и распадаются на низколежащие незанятые состояния, причем часть этих переходов является излучательной. Фотоны, испускаемые в процессе распада, детектируются, и генерируется энергетический спектр, количество фотонов в зависимости от энергии падающих электронов. Из-за низкой энергии падающих электронов их глубина проникновения составляет всего несколько атомных слоев, что делает обратную фотоэмиссию особенно чувствительной к поверхности методом. Поскольку обратная фотоэмиссия исследует электронные состояния над Уровень Ферми системы, это дополнительный метод к фотоэмиссионная спектроскопия.

Теория

В энергия из фотоны ( ${ displaystyle h nu}$ , который включает Постоянная планка ) испускается, когда электроны инцидент с веществом с использованием электронный луч с постоянной энергией ( ${ displaystyle E_ {i}}$ ) релаксируют в более низкоэнергетическое незанятое состояние ( ${ displaystyle E_ {f}}$ ) дается сохранение энергии в качестве:

{ displaystyle E_ {i} = E_ {f} + h nu ,}

Измеряя ${ displaystyle E_ {i}}$ и ${ displaystyle h nu}$ , незанятое состояние ( ${ displaystyle E_ {f}}$ ) поверхности можно найти.

Режимы

Для этого измерения можно использовать два режима. Один из них - это изохроматическая мода, которая сканирует энергию падающих электронов и поддерживает постоянную энергию детектируемых фотонов. Другой - это режим перестраиваемой энергии фотонов или режим спектрографа, который поддерживает постоянную энергию падающих электронов и измеряет распределение зарегистрированной энергии фотонов. Последний также может измерять резонансная обратная фотоэмиссионная спектроскопия.

Изохроматический режим

В изохроматическом режиме энергия падающих электронов нарастает, а испускаемые фотоны регистрируются при фиксированной энергии, которая определяется детектором фотонов. Обычно я₂ заполненный газом Трубка Гейгера-Мюллера с входным окном либо SrF₂ или CaF₂ используется как детектор фотонов. Комбинация окна и заполняющего газа определяет регистрируемую энергию фотонов, а для I₂ газ и либо SrF₂ или CaF₂ окна энергии фотонов составляют ~ 9,5 эВ и ~ 9,7 эВ соответственно.

Режим спектрографа

В режиме спектрографа энергия падающего электрона остается фиксированной, и решетчатый спектрометр используется для регистрации испускаемых фотонов в диапазоне энергий фотонов. Дифракционная решетка используется для рассеивания излучаемых фотонов, которые, в свою очередь, обнаруживаются двумерным позиционно-чувствительным детектором.

Сравнение режимов

Одним из преимуществ режима спектрографа является возможность одновременного получения спектров IPES в широком диапазоне энергий фотонов. Кроме того, энергия падающих электронов остается фиксированной, что позволяет лучше фокусировать электронный луч на образце. Кроме того, изменяя энергию налетающих электронов, можно детально изучить электронную структуру. Хотя решетчатый спектрометр очень стабилен с течением времени, установка может быть очень сложной, а его обслуживание может быть очень дорогостоящим. Преимуществами изохроматического режима являются его низкая стоимость, простая конструкция и более высокая скорость счета.^[1]

Смотрите также

дальнейшее чтение

Стефан Хюфнер (11 ноября 2013 г.). «Глава 9. Инверсная фотоэмиссионная спектроскопия». Фотоэлектронная спектроскопия: принципы и приложения. Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-662-03150-6.
Binnig, G .; Франк, К. Х .; Fuchs, H .; Garcia, N .; Reihl, B .; Rohrer, H .; Salvan, F .; Уильямс, А. Р. (1985). «Туннельная спектроскопия и обратная фотоэмиссия: состояния изображения и поля». Письма с физическими проверками. 55 (9): 991–994. Bibcode:1985ПхРвЛ..55..991Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.55.991. ISSN 0031-9007. PMID 10032502.
Fauster, Th .; Дозе В. (1986). «Обратная фотоэмиссионная спектроскопия». Серия Спрингера в науках о поверхности. 5: 483–507. Дои:10.1007/978-3-642-82727-3_18. ISSN 0931-5195.

[1] Haugan, M.E .; Чен, Цибяо; Onellion, M .; Химпсел, Ф. Дж. (1994-05-15). «Незанятые состояния Cr на Au (100), Ag (100) и Cu (100)». Физический обзор B. 49 (19): 14028–14031. Дои:10.1103 / PhysRevB.49.14028.

[1]