Fotoelektron spektroszkópia

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. október 3-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .

A fotoelektron-spektroszkópia az anyag szerkezetének tanulmányozására szolgáló módszer, amely a fotoelektron-emisszió során kibocsátott elektronok energiaspektrumának mérésén alapul . A fotoelektron spektroszkópia módszere alkalmazható gáz-, folyékony és szilárd halmazállapotú anyagokra, és lehetővé teszi az atomok és molekulák külső és belső elektronhéjának , az elektronok szilárd testben lévő energiaszintjének (különösen az elektronok eloszlásának) feltárását. a vezetési sávban ).

A fotoelektron-spektroszkópiában több tízezertől tíz eV-ig terjedő fotonenergiájú monokromatikus röntgen- vagy ultraibolya sugárzást használnak. A fotoelektron spektrométerek sugárforrásai a röntgencsöves sugárzás , a hélium kisülés és a szinkrotron sugárzás . Az elektronok kinetikai energiák szerinti eloszlását regisztráljuk. Az energiamegmaradás törvénye alapján meg lehet találni az elektron mozgási energiáját

$E_{kin}=h\nu -E_{b}-E_{l}-\phi$

ahol a fénykvantum energiája, az elektron kötési energiája a Fermi-szinthez viszonyítva, az elektron energiavesztesége a felszín felé vezető úton, főként a kristályrácson való szórás következtében, az elektron kinetikai energiája vákuumba kibocsátott elektron. A fotoelektronikai spektrumban az atomok belső elektronszintjeiről származó elektronok spektrumából, a vegyértéksáv elektronjaiból és a másodlagos elektronok spektrumára szuperponált felületi állapotokból áll. A fotoemissziós folyamat 3 szakaszra osztható: $h\nu$ $E_{b}$ ${\displaystyle E_{l))$ $E_{kin}$

Foton abszorpciója egy elektron által szilárd testben, a folyamatot a normál állapotból a gerjesztett állapotba való átmenet mátrixeleme írja le
Az elektron mozgása egy felület felé, amelyben az elektron a kristályrács által szóródhat, és másodlagos elektronokat hozhat létre. A szilárd testben lévő elektron kinetikus energiájától függően a fotoelektronok különböző mélységből emelkednek ki a felszínről. Például 50 eV-on egy fotoelektron eléri a fotoelektronszökés minimális mélységét, amely 0,5–1,0 nm. Az elektron kinetikus energiájának növekedésével megnő a fotoelektron szökési mélysége, ami lehetővé teszi a szilárd test elektronszerkezetének tanulmányozását 1000 eV-on, figyelmen kívül hagyva a felületi elektronszerkezetet. $E_{kin}\sim$ $E_{kin}>$
A felületi potenciálgát leküzdése abban az esetben, ha az elektron kinetikus energiája nagyobb, mint a szilárd test munkafüggvénye.

Az elektronspektrum segítségével meghatározható az elektronok kötési energiája és energiaszintje a vizsgált anyagban. A fotoelektron spektrumot nagyfelbontású elektronikus spektrométerekkel vizsgálják (a röntgentartományban tizedeV-ig, az ultraibolya tartományban pedig az eV-ig terjedő felbontást sikerült elérni). Molekulák esetében az őket alkotó atomok belső héjában lévő elektronok kötési energiája a kémiai kötés típusától függ (kémiai eltolódások), ezért a fotoelektron-spektroszkópiát sikeresen alkalmazzák az analitikai kémiában az anyag összetételének meghatározására és fizikailag. kémia a kémiai kötések tanulmányozására.

A kémiában a fotoelektron-spektroszkópia módszere ESCA - elektronikus spektroszkópia kémiai elemzéshez (ESCA - elektronikus spektroszkópia kémiai elemzéshez) néven ismert.

Lásd még

Linkek

A CdHgTe elektronikus sávszerkezetének meghatározása szögfotoelektronspektroszkópiával
ARPES kísérlet a kvázi-kétdimenziós fémek fermiológiájában (Review)
G. Ewing A kémiai elemzés műszeres módszerei. — M.: Mir, 1989.