Робота виходу електрона: важке розставання
У практичній роботі інженера навіть досить абстрактні фізичні поняття можуть мати велике значення. Наприклад, робота виходу електрона з металу - стандартна величина для розробника систем електроніки. Звичайно, фахівця потрібні глибші пізнання, в залежності від того з якими матеріалами доводиться працювати. Ця величина стосується не тільки металів, але будь-яких твердих тіл, в тому числі напівпровідників. Якщо розглядається пара з двох напівпровідників, використовується правило Андерсона. А ось якщо згаданий матеріал стикується з металом, то стане в нагоді правило Шотки-Мотта. Втім, розрахунки будуть неточними, і головну роль в цьому відіграє стабілізація енергетичних рівнів Фермі.
визначення
У фізиці твердих тіл робота виходу - це мінімальне термодинамічне дію (воно ж енергія), необхідне для того, щоб відірвати електрон від твердого тіла і помістити в точку поза ним поверхні. Всі узагальнені розрахунки робляться при допущенні, що навколо тіла - вакуум. Дана точка знаходиться досить далеко в масштабах розмірів атома, але досить близько, щоб опинитися під впливом електричного поля в вакуумі. Робота виходу - це не характеристика складу матеріалу, а скоріше якість його поверхні. Вона пов`язана з особливостями грані кристала і ступенем контамінації.
теоретична формула
Робота виходу чисельно дорівнюватиме сумі двох енергій. По-перше, кількості, необхідного для того, щоб прибрати електрон з системи атома. По-друге, кількістю енергії, потрібного, щоб помістити електрон в атом поза поверхні досліджуваного твердого тіла.
Обережно!
деякі фізичні явища дуже чутливі до чисельним значенням показника «робота виходу». Та формула, про яку говорилося вище, застосовується для побудови спрощених теоретичних моделей, не більше того. В експериментах значення цього показника можуть досить сильно відрізнятися від формульних обчислень, отриманих без досвіду. Якщо поверхня не гладка, що не гомогенна, то розрахунки точного значення самі по собі, до отримання емпіричних даних, стають майже неможливими.
Групи способів вимірювання
Робота виходу електрона обчислюється кількома методами і на основі абсолютно різних фізичних явищ. Всього розрізняють дві групи експериментальних методів. Абсолютні використовують емісію електрона з зразка, спровоковану фотоемісії, високою температурою, польовим випуском або туннелированием електронів. Відносні методи застосовують контактну різницю потенціалів між досліджуваним зразком і електродом порівняння.
Досить складно передбачити величину роботи виходу з високою точністю без проведення досвідченого дослідження. Але є певні тенденції, які вчені з`ясували за роки роботи з цим явищем. Практично завжди величина менше для металів з відкритою кристалічною решіткою. Для тупих граней кристала вона вище, ніж для гострих. Пояснення даних феноменів досить очевидні. У відкритій решітці зв`язку електрона слабкіше, а при гострому вугіллі зовнішні впливи на атом здійснюються легше.
