Ved hjælp af en proces kaldet auger-medieret positron sticking (AMPS), forskere fra Positron Lab i UTA Institut for Fysik har udviklet en ny teknik, der kan måle egenskaberne af det øverste atomlag af materialer.
Dette nye spektroskopiske værktøj bruger virtuelle fotoner at måle det øverste atomlags elektroniske struktur selektivt. Når indkommende positroner skifter fra vakuumtilstande til bundne overfladetilstande på prøveoverfladen, producerer de virtuelle fotoner med energien til at excitere elektroner ind i vakuumet.
Det korte interaktionsområde for de virtuelle fotoner begrænser penetrationsdybden til omtrent Thomas-Fermi screeningslængden. Målinger og analyse af kinetiske energier af de udsendte elektroner foretaget på et enkelt lag af graphene aflejret på kobber og det rene kobbersubstrat viser, at de udstødte elektroner udelukkende stammer fra det øverste atomlag.
Alex Weiss, professor og formand for UTA Department of Physics, sagde: ”Vi fandt ud af, hvordan vi kunne bruge dette fænomen, som vi opdagede i 2010, til at måle det øverste lag og få information om den elektroniske struktur og elektronernes adfærd i det øverste lag. Det vil bestemme et materiales mange egenskaber, herunder ledningsevne, og kan have vigtige konsekvenser for bygning af enheder."
Alex Fairchild, en postdoktor i Positron Lab, undersøgelsens hovedforfatter, sagde: "AMPS-processen er unik, fordi den bruger virtuelle fotoner til at måle det øverste atomlag."
"Dette adskiller sig fra typiske teknikker som fotoemissionsspektroskopi, hvor en foton trænger flere lag ind i hovedparten af et materiale og derfor indeholder den kombinerede information fra overflade- og undergrundslagene."
Varghese Chirayath, assisterende forskningsprofessor, sagde, "Vores AMPS-resultater viste, hvordan virtuelle fotoner, der udsendes efter positron-sticking, interagerer fortrinsvis med elektroner, der strækker sig længere ind i vakuumet end med mere lokaliserede elektroner til atomstedet. Vores resultater er derfor væsentlige for at forstå, hvordan positroner interagerer med overfladen elektroner og er ekstremt vigtige for at forstå andre lignende overfladeselektive, positronbaserede teknikker."
Weiss bemærkede, at UTA Positron Lab i øjeblikket er det eneste sted, hvor denne teknik kunne være blevet udviklet på grund af dens positronstråles muligheder.
"UTA har sandsynligvis det eneste laboratorium i verden, der har en positronstråle, der kan komme ned til de lave energier, der er nødvendige for at observere dette fænomen."
Journal Reference:
- Alexander J. Fairchild et al. Fotoemissionsspektroskopi ved hjælp af virtuelle fotoner udsendt af Positron Sticking: En komplementær sonde til elektroniske overfladestrukturer i toplag. Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.106801
