Mithilfe eines Prozesses namens Auger-Mediated Positron Sticking (AMPS) haben Wissenschaftler des Positron Lab in der UTA Die Fakultät für Physik hat eine neue Technik entwickelt, mit der die Eigenschaften der obersten Atomschicht von Materialien gemessen werden können.
Dieses neuartige spektroskopische Werkzeug nutzt virtuelle Photonen um die elektronische Struktur der obersten Atomschicht selektiv zu messen. Wenn einfallende Positronen von Vakuumzuständen in gebundene Oberflächenzustände auf der Probenoberfläche wechseln, erzeugen sie virtuelle Photonen mit der Energie, Elektronen in das Vakuum anzuregen.
Die kurze Wechselwirkungsreichweite der virtuellen Photonen beschränkt die Eindringtiefe auf etwa die Thomas-Fermi-Abschirmungslänge. Messungen und Analyse der kinetischen Energien der emittierten Elektronen auf einer einzelnen Schicht Graphen Die auf Kupfer und dem sauberen Kupfersubstrat abgeschiedenen Elektronen zeigen, dass die ausgestoßenen Elektronen ausschließlich aus der obersten Atomschicht stammen.
Alex Weiss, Professor und Vorsitzender der UTA-Abteilung für Physik, sagte: „Wir haben herausgefunden, wie wir dieses 2010 entdeckte Phänomen nutzen können, um die oberste Schicht zu vermessen und Informationen über die elektronische Struktur und das Verhalten der Elektronen in der obersten Schicht zu erhalten. Das bestimmt die vielen Eigenschaften eines Materials, einschließlich der Leitfähigkeit, und kann wichtige Auswirkungen auf den Bau von Geräten haben.“
Alex Fairchild, Postdoktorand am Positron Lab und Hauptautor der Studie, sagte: „Das AMPS-Verfahren ist einzigartig, weil es virtuelle Photonen nutzt, um die oberste Atomschicht zu vermessen.“
„Dies unterscheidet sich von typischen Techniken wie der Photoemissionsspektroskopie, bei der ein Photon mehrere Schichten in die Masse eines Materials eindringt und daher die kombinierten Informationen der Oberflächen- und Untergrundschichten enthält.“
Varghese Chirayath, Assistenzprofessor für Forschung, sagte, „Unsere AMPS-Ergebnisse zeigten, dass virtuelle Photonen, die nach dem Anhaften von Positronen emittiert werden, vorzugsweise mit Elektronen interagieren, die weiter in das Vakuum vordringen, als mit stärker lokalisierten Elektronen an der Atomstelle. Unsere Ergebnisse sind daher wichtig, um zu verstehen, wie Positronen mit der Oberfläche interagieren Elektronen und sind äußerst wichtig, um andere ähnlich oberflächenselektive, Positronen-basierte Techniken zu verstehen.“
Weiss wies darauf hin, dass das UTA Positron Lab aufgrund der Fähigkeiten seines Positronenstrahls derzeit der einzige Ort sei, an dem diese Technik hätte entwickelt werden können.
„UTA verfügt wahrscheinlich über das einzige Labor der Welt, das über einen Positronenstrahl verfügt, der die niedrigen Energien erreichen kann, die zur Beobachtung dieses Phänomens erforderlich sind.“
Journal Referenz:
- Alexander J. Fairchild et al. Photoemissionsspektroskopie unter Verwendung virtueller Photonen, die durch Positronenhaftwirkung emittiert werden: Eine komplementäre Sonde für elektronische Oberflächenstrukturen der obersten Schicht. Physical Review Letters. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.106801
