Фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением

Фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением (англ. Angle-resolved photoemission spectroscopy) — метод спектроскопии, использующий пучок света высокой энергии, взаимодействующий с поверхностью исследуемого материала и спектрометром с угловым разрешением для детектирования энергии выбитых электронов. Позволяет измерять закон дисперсии электронов в материале и его зонную структуру.

Принципиальная схема спектрометра для фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением

Основания

Взаимодействие излучения с веществом изучали в 19 веке Александр Беккерель, который открыл фотоэффект, Генрих Герц[1], Александр Столетов. Было установлено, что свет выбивает электроны из материала, энергия которых зависит только от энергии падающих квантов света. Объяснение этому эффекту в 1905 году дал Альберт Эйнштейн[2]. Его уравнение для фотоэффекта выглядит так:

h\nu =E_{k}+\phi ,

где h — постоянная Планка, ν — частота фотона, φ — работа выхода, E_k — кинетическая энергия свободного электрона. Если принять, что электрон в материале уже обладает энергией связи E_i относительно уровня Ферми, то кинетическая энергия выбитого электрона находится из закона сохранения энергии:

E_{k}=h\nu -\phi -E_{i}.

Примечания

Hertz, H., Ann. Phys. 17, 983 (1887).
Einstein, A., Ann. Physik 31, 132 (1905).

Литература

ARPES-эксперимент в фермиологии квазидвумерных металлов (Обзор), Физика Низких Температур 40, 375-388 (2014).
Andrea Damascelli, «Probing the Electronic Structure of Complex Systems by ARPES», Physica Scripta T109, 61-74 (2004).
Angle-resolved photoemission spectroscopy of the cuprate superconductors (Review Article) (2002).

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] Hertz, H., Ann. Phys. 17, 983 (1887).

[2] Einstein, A., Ann. Physik 31, 132 (1905).