K4B2G3146G-MQH9物理上對(duì)真空能級(jí)概念有兩種描述,一種為有限尺寸樣品的真空能級(jí),即表面真空能級(jí)[馬ac(s)],它通常作為電子在給定位置上勢(shì)能的參考點(diǎn)。在一個(gè)孤立的均勻材料中,它對(duì)應(yīng)于一個(gè)電子在這樣一點(diǎn)的勢(shì)能,即此處電子和這個(gè)材料表面的吸引力可以忽略不計(jì),也就是指材料表面靜止電子的勢(shì)能為零的位置。對(duì)于金屬,在該位置處的電子所受到的金屬鏡像力為零。表面真空能級(jí)是材料表面特征,對(duì)材料表面電偶極非常敏感,與固體的原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu),以及原子的外層電子結(jié)構(gòu)相關(guān)。另一種真空能級(jí)的定義是指無(wú)限遠(yuǎn)處真空能級(jí)Fvac(∞)],即在距離固體表面無(wú)限遠(yuǎn)處?kù)o止電子的能量。雖然該真空能級(jí)為常數(shù),但是這一參考點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)中是不可獲得的。在理論計(jì)算時(shí),通過(guò)扣除所有靜電作用(包括偶極)對(duì)電勢(shì)的影響,可獲得無(wú)限遠(yuǎn)處真空能級(jí)。兩種真空能級(jí)的差異來(lái)源于固體表面的偶極,以及非金屬材料表面的外來(lái)電荷。

   圖2.19(a,指出了材料的表面真空能級(jí)與無(wú)限遠(yuǎn)處真空能級(jí)的定l。應(yīng)當(dāng)注意,與材料內(nèi)部的電子相比,真空能級(jí)處電子的勢(shì)能最高為零,而材料內(nèi)部電子的勢(shì)能通常表示為負(fù)值。一般地,由于金屬表面的電子逸出過(guò)程,產(chǎn)生一個(gè)指向金屬外面的偶極,如圖2,19(b)所示。該偶極的存在使金屬表面處的電子勢(shì)能增加,如圖2.19(cl所示,由此導(dǎo)致了較高的表面真空 電子能量 圖2.19 (⑴金屬的表面真空能級(jí)和無(wú)限遠(yuǎn)處真空能級(jí)示意圖,二者的差異代表表面偶極矩所產(chǎn)生電場(chǎng)的變化。圖中的九為金屬的功函數(shù)、EF・為費(fèi)米能級(jí);⑶金屬表面內(nèi)外兩個(gè)方向電子密度分布;⑼金屬表面偶極所產(chǎn)生的電子勢(shì)能情況能級(jí)。隨著電子遠(yuǎn)離金屬表面,偶極電場(chǎng)及電子勢(shì)能都將減小,使無(wú)限遠(yuǎn)處真空能級(jí)降低,如圖2.19(a【所示。

    事實(shí)上,真空能級(jí)并沒有任何絕對(duì)的含義,它僅代表電子剛好在材料外部某個(gè)區(qū)域且一個(gè)不受表面吸引力影響的位置上處于靜止時(shí)的相對(duì)量。然而,甚至在沒有外加電壓時(shí),當(dāng)兩個(gè)相鄰材料形成界面時(shí),由于兩種不同材料間功函數(shù)之差異,將會(huì)產(chǎn)生真空能級(jí)勢(shì)場(chǎng)伽a。,即在兩種材料界面處的真空間隙處將產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)只n,值為

因此,在這樣的條件下,材料的表面電子將受到由只n產(chǎn)生的沿犭方向力的作用。