Словарь нанотехнологий
Фотоэлектронная спектроскопия

Фотоэлектронная спектроскопия

Термин

фотоэлектронная спектроскопия

Термин на английском

photoelectron spectroscopy

Аббревиатуры

ФЭС, PES

Связанные термины

ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

Определение

метод изучения электронной структуры заполненных состояний на поверхности и в приповерхностной области твердых тел, основанный на анализе энергетического спектра электронов, генерируемых при облучении образца фотонами в результате фотоэлектрического эффекта

Описание

В методе ФЭС анализируемые электроны генерируются при облучении поверхности фотонами. Физической основой метода служит фотоэлектрический эффект, в котором электрон, первоначально находящийся в твердом теле в состоянии с энергией связи E_i, поглощает фотон с энергией 

??

и покидает твердое тело с кинетической энергией

E_kin = ?? - E_i - ?,

где ? = E_vacuum - E_Fermi - работа выхода материала (рис.1).

В зависимости от энергии (длины волны) фотонов, используемых для возбуждения электронов, фотоэлектронная спектроскопия обычно подразделяется на два типа:

- рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС (XPS), или электронная спектроскопия для химического анализа ЭСХА), в которой используется рентгеновское излучение с энергией квантов в диапазоне 100 эВ - 10 кэВ, что соответствует длинам волн от 10 до 0,1 нм, и которая применяется для зондирования глубоких остовных уровней;

- ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия, в которой используются фотоны ультрафиолетового спектрального диапазона 10 - 50 эВ, что соответствует длинам волн от 100 до 25 нм, и которая применяется для изучения валентной зоны и зоны проводимости.

Следует заметить, что это разделение достаточно условно как с точки зрения объекта исследования, поскольку достаточно условно подразделение энергетических уровней на остовные и валентные, так и с точки зрения используемых источников излучения - например, при использовании синхротронного излучения можно изучать фотоэмиссию в диапазоне от мягкого ультрафиолетового излучения до жесткого рентгеновского.

Авторы

• Зотов Андрей Вадимович, д.ф.-м.н.
• Саранин Александр Александрович, д.ф.-м.н.

Ссылки

1. Введение в физику поверхности: Пер. с англ. / Оура Кендзиро, Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В., Катаяма М. - М. Наука, 2006. - 490 с.

Иллюстрации

Рис.1. Схематическая диаграмма, иллюстрирующая процесс фотоэмиссиии на поверхности металла. Показано соответствие между плотностью заполненных  электронных состояний D(Ei) в твердом теле и спектром фотоэмиссии I(Ek). Пики упругих фотоэлектронов наложены на непрерывный фон неупругих вторичных электронов. Источник: Введение в физику поверхности: Пер. с англ. / Оура Кендзиро, Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В., Катаяма М. - М. Наука, 2006. - 490 с.

Разделы

Электронная спектроскопия