Ved å bruke en prosess kalt auger-mediert positron sticking (AMPS), forskere fra Positron Lab i UTA Institutt for fysikk har utviklet en ny teknikk som kan måle egenskapene til det øverste atomlaget av materialer.
Dette nye spektroskopiske verktøyet bruker virtuelle fotoner å måle det øverste atomlagets elektroniske struktur selektivt. Når innkommende positroner endres fra vakuumtilstander til bundne overflatetilstander på prøveoverflaten, produserer de virtuelle fotoner med energien til å eksitere elektroner inn i vakuumet.
Det korte interaksjonsområdet til de virtuelle fotonene begrenser penetrasjonsdybden til omtrentlig Thomas-Fermi-skjermingslengden. Målinger og analyser av kinetiske energier til de utsendte elektronene gjort på et enkelt lag av graphene avsatt på kobber og det rene kobbersubstratet viser at de utkastede elektronene utelukkende stammer fra det øverste atomlaget.
Alex Weiss, professor og leder av UTA-avdelingen for fysikk, sa: "Vi fant ut hvordan vi kunne bruke dette fenomenet som vi oppdaget i 2010 for å måle topplaget og få informasjon om den elektroniske strukturen og oppførselen til elektronene i topplaget. Det vil bestemme et materiales mange egenskaper, inkludert ledningsevne, og kan ha viktige implikasjoner for å bygge enheter."
Alex Fairchild, en postdoktor i Positron Lab, studiens hovedforfatter, sa: "AMPS-prosessen er unik fordi den bruker virtuelle fotoner for å måle det øverste atomlaget."
"Dette skiller seg fra typiske teknikker som fotoemisjonsspektroskopi, der et foton trenger inn i flere lag inn i hoveddelen av et materiale og derfor inneholder den kombinerte informasjonen om overflate- og undergrunnlagene."
Varghese Chirayath, assisterende forskningsprofessor, sa, "AMPS-resultatene våre viste hvordan virtuelle fotoner som sendes ut etter positron-sticking, samhandler fortrinnsvis med elektroner som strekker seg lenger inn i vakuumet enn med mer lokaliserte elektroner til atomstedet. Resultatene våre er derfor avgjørende for å forstå hvordan positroner samhandler med overflaten elektroner og er ekstremt viktige for å forstå andre lignende overflateselektive, positronbaserte teknikker."
Weiss bemerket at UTA Positron Lab for øyeblikket er det eneste stedet denne teknikken kunne ha blitt utviklet på grunn av egenskapene til positronstrålen.
"UTA har sannsynligvis det eneste laboratoriet i verden som har en positronstråle som kan komme ned til de lave energiene som trengs for å observere dette fenomenet."
Tidsreferanse:
- Alexander J. Fairchild et al. Fotoemisjonsspektroskopi ved bruk av virtuelle fotoner som sendes ut av Positron Sticking: En komplementær sonde for elektroniske overflatestrukturer i topplag. Physical Review Letters. GJØR JEG: 10.1103/PhysRevLett.129.106801
