광전자 분광기술

목차

1. 광전자 분광기술
1) 원리
2) 장비
3) 에너지 레벨 정렬 측정

2. 유기/금속, 유기/유기 계면의 에너지 정렬

본문내용

1.1 원리
광전자 분광기술은 단일 파장의 빛을 시료에 쪼여서 시료 표면 근처에서 광전효과에 의해서 튀어나오는 전자의 세기를 운동에너지에 따라 분석하여 시료의 전자상태를 알아내는 기술이다. 광전효과는 1887년 Hertz에 의해서 발견되었는데, 당시의 물리학 지식으로는 광전효과를 제대로 이해할 수 없었다. 이는 10년 후인 1897년이 되어서야 전하를 띠는 입자로서의 전자가 발견되었기 때문이기도 하고, 광전효과의 대표적인 특징인 일정한 파장보다 긴 파장의 빛을 쪼이면 전혀 효과가 나타나지 않는 현상은 빛의 양자역학적 이론이 확립되기 전에는 이해할 수 없는 현상이었기 때문이었다. 1900년에 Planck에 의해서 양자이론이 제창된 후 1905년에 이르러서야 Einstein에 의해서 광전효과를 양자역학적으로 제대로 이해할 수 있게 되었다.

그림 1 에 보인 것은 XPS와 UPS 과정을 나타내는 개략도이다. 일반적인 고체 시료는 화학결합을 하고 있는 한 종류 이상의 원자로 이루어져 있다. 이들 원자에는 화학결합에 직접 참여하며 결정상태의 고체인 경우 밴드를 이루면서 개별 원자에 속박되지 않고 고체 전체에 퍼져있는 가전자(valence electron)와, 화학결합에 직접 참여하지 않으면서 개별 원자에 속박되어 있는 코어전자(core electron)가 존재한다. 가전자들은 밴드를 이루면서 일정한 에너지 폭을 가지고 존재하게 되며, 코어전자들은 이산적(discrete)인 값을 가지는 일정한 에너지 상태에 존재한다. 이러한 시료에 ()의 에너지를 가지는 빛을 쪼이면, 에너지와 운동량 보존 법칙을 만족하면서 전자가 운동에너지를 얻게 된다. 이때 시료를 떠나서 튀어 나가는 전자의 운동에너지의 값은 다음과 같이 주어진다.
여기서 는 튀어나오는 전자의 운동에너지, 는 시료의 일함수(work function), 는 튀어나오는 전자가 시료에 속박되어 있을 때의 속박에너지(binding energy)이다.

참고 자료

없음