Med hjälp av en process som kallas auger-mediated positron sticking (AMPS), forskare från Positron Lab i UTA Institutionen för fysik har utvecklat en ny teknik som kan mäta egenskaperna hos det översta atomskiktet av material.
Detta nya spektroskopiska verktyg använder virtuella fotoner att mäta det översta atomskiktets elektroniska struktur selektivt. När inkommande positroner ändras från vakuumtillstånd till bundna yttillstånd på provytan, producerar de virtuella fotoner med energin att excitera elektroner i vakuumet.
Det korta interaktionsområdet för de virtuella fotonerna begränsar penetrationsdjupet till ungefär Thomas-Fermi-screeningslängden. Mätningar och analys av kinetiska energier hos de emitterade elektronerna gjorda på ett enda lager av grafen avsatt på koppar och det rena kopparsubstratet visar att de utstötta elektronerna uteslutande kommer från det översta atomskiktet.
Alex Weiss, professor och ordförande för UTA Department of Physics, sa: ”Vi kom på hur vi skulle använda det här fenomenet som vi upptäckte 2010 för att mäta det översta lagret och få information om den elektroniska strukturen och beteendet hos elektronerna i det översta lagret. Det kommer att bestämma ett materials många egenskaper, inklusive konduktivitet, och kan ha viktiga konsekvenser för att bygga enheter."
Alex Fairchild, en postdoktor vid Positron Lab, studiens huvudförfattare, sa: "AMPS-processen är unik eftersom den använder virtuella fotoner för att mäta det översta atomskiktet."
"Detta skiljer sig från typiska tekniker som fotoemissionsspektroskopi, där en foton penetrerar flera lager i huvuddelen av ett material och därför innehåller den kombinerade informationen från yt- och underjordsskikten."
Varghese Chirayath, biträdande forskningsprofessor, sade, "Våra AMPS-resultat visade hur virtuella fotoner som emitteras efter positron-sticking interagerar helst med elektroner som sträcker sig längre in i vakuumet än med mer lokaliserade elektroner till atomplatsen. Våra resultat är därför väsentliga för att förstå hur positroner interagerar med ytan elektroner och är extremt viktiga för att förstå andra liknande ytselektiva, positronbaserade tekniker."
Weiss noterade att UTA Positron Lab för närvarande är det enda stället som denna teknik kunde ha utvecklats på grund av dess positronstråles förmåga.
"UTA har förmodligen det enda labbet i världen som har en positronstråle som kan komma ner till de låga energier som behövs för att observera detta fenomen."
Tidskriftsreferens:
- Alexander J. Fairchild et al. Fotoemissionsspektroskopi med hjälp av virtuella fotoner som emitteras av Positron Sticking: En kompletterande sond för elektroniska ytstrukturer i toppskiktet. Fysiska granskningsbrev. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.106801
