M t normuradov, B. E umirzaqov, A. Q tashatov nanotexnologiya asoslari - bet 54

4.3. Fotoelektron spektroskopiya yordamida metallar va yarim o‘tkazgichlar zonalarining parametrlarini aniqlash. Fotonlar ta’sirida qattiq jism yuzasidan uchib chiqayotgan elektronlarni
energiya bo‘yicha analiz qilish uchun qattiq jismga nisbatan kollektorga
to‘xtatuvchi (manfiy) potensial 0 dan boshlab beriladi. Fotoelektronlar hosil qilgan
tokning to‘xtatuvchi potensialga nisbatan o‘zgarishini volt-amper xarakteristika
99
(VAX)
deb
ataladi.
VAX
yoki
uning
birinchi
tartibli
differensiali
(fotoelektronlarning spektri) yordamida qattiq jism sirti zonalarining ayrim
parametrlarini aniqlash mumkin. Bu yerda biz ideal metall va yarim o‘tkazgich
(T=0K) uchun bunday parametrlarni aniqlashni qisqacha ko‘rsatib o‘tamiz.
Metall sirti zonalarining parametrlarini aniqlash. Elektronlarning spektrini
qayd qilishda mishen va kollektor orasida kantakt potensiallar farqi vujudga keladi.
Mishenning chiqish ishi kollektornikidan katta yoki kichik bo‘lishi mumkin.
Shuning uchun to‘xtatuvchi potensialni (energiyani) noldan emas, ma’lum bir
musbat qiymatdan boshlash kerak. 4.4-rasmda ikki xil metall uchun fotoelektronlar
tokining to‘xtatuvchi potensialga bog‘liqlik egri chizig‘i ko‘rsatilgan. М
1
metall
uchun Ф
М1
Ф
К
, М
2
metall uchun Ф
М2
Ф
К
. 4.5-rasmda ikkita metall (masalan
mishen va kollektor) orasida potensiallar farqining vujudga kelishi sxemasi
keltirilgan. Ma’lumki, kontakt paytida har xil jismlarning Fermi sathlari EF bir-biri
bilan mos tushadi, ya’ni bitta gorizontal chiziqda joylashadi.
4.4-rasm. Chiqish ishlari har xil bo‘lgan metallar uchun fotoelektronlar toki (J) ning to‘xtatuvchi potensial (YET) bog‘liqlik egri chizig‘i. Eng katta energiyali elektronlar valent zonaning eng yuqori Ev sathidan
chiqadi. Metallarda E
v
va E
F
bir-biri bilan ustma-ust tushadi. Shuning uchun
metallarda fotoelektronlarning chiqish ishi FM va termoelektronlarning chiqish
100
ishi (M doim bir-biriga teng bo‘ladi. Eng tez elektronlar to‘xtatuvchi potensialning
eng katta qiymatida to‘xtaydi. Spektrning o‘zi esa valent zonadagi elektronning
energetik taqsimotini ifodalaydi.
h
E
ТО
=eV
0
E=e
V
Ф
к
Ф
М
Е
V
=Е
F
Е
V
=Е
F
h
Е
кин.м
= eV
max
Е
В
Е
В
4.5-rasm. Ikki xil metall (mishen va kollektor) uchun fotoeffektning energetik tasviri: FM – tekshirilayotgan metal (mishen) ning chiqish ishi, FK- kollektorning chiqish ishi. 4.5-rasmga asoslanib FM ni qo‘yidagicha topamiz:
Ф
М
=
)
(
0
max
V e eV h eV h М
, (4.8)
bu yerda
2
2
max
max
m eV
- metalldan uchib chiqayotgan elektronlar olishi
mumkin bo‘lgan eng katta energiya, E
ТО
=eV
0
– to‘xtatuvchi potensial
energiyasining eng katta qiymati,
V – kontakt potensiallar farqi (КПФ). Agar
Ф
М
< Ф
К
bo‘lsa, eV
max
> eV
0
, agar Ф
М
> Ф
К
bo‘lsa, eV
max
< eV
0
ва agar Ф
М
= Ф
К
bo‘lsa, eV
max
=eV
0
bo‘ladi. Bu yerda F ning qiymati o‘tkazuvchanlik zonasining
metall-vakuum chegarasigacha bo‘lgan kengligiga tengdir.
E
V
K
= Ф
К
– Ф
М
=
к
-
м
(4.9)
ekanligini hisobga olsak, quyidagi hosil bo‘ladi:
eV
0
= E
0
= h
- Ф
К .
(4.10)
101
Demak, metallarda to‘xtatuvchi potensialning kattaligi elektronlarning
metallardan chiqish ishiga bog‘liq emas, faqatgina kollektorning chiqish ishi FK ga
bog‘liq bo‘lar ekan. Bundan, h
=const bo‘lganda har qanday metall uchun eV
0
bitta qiymatga ega bo‘lishi kelib chiqadi. h
ning qiymatini o‘zgartirilsa,
spektrining kengligi ham o‘zgaradi. ya’ni h
ni o‘zgartira borib, valent zona
kengligini topish mumkin.