Fotoelektron spektroskopi (PES): katıların yüzeyinde ve yakın-yüzey bölgesinde
işgal edilmiş durumların elektronik yapısını incelemede kullanılan bir
metottur; numunenin fotonlarla ışınlanmasıyla fotoelektrik etkinin bir sonucu
olarak üretilen elektronların enerji spektrumunun analizine dayanır.
Fotoelektron spektroskopik metotta, yüzey fotonlarla ışınlandırıldığında
emitlenen elektronlar kaydedilir. Metot, fotoelektrik etkiye dayanır; katı bir
cismin elektronları orijinal olarak, Ei bağlanma enerjili bir
durumda bulunur, ışınlandırmada ħw enejili fotonları absorplar ve cisimden Ekin
= ħw – Ei –
j kinetik enerjiyle kaçar (j = Evakum
– Efermi malzemenin iş fonksiyonudur).(Şekil)
Fotoelektron emisyon spektrumu, bir malzemenin atomlarının elektronik
seviyeleri hakkında bilgi verir ve malzemede bulunan tek tek kimyasal
elementlerin yüksek hassasiyette tanımlanmasını sağlar.
Elektronları uyarmak için kullanılan fotonların enerjisine (dalga boyu)
bağlı olarak, fotoelektron spektroskopisi genellikle iki tipe ayrılır:
· X-ışını fotoelektron spektroskopi (XPS) veya kimyasal analiz için elektron spektroskopisi (ESCA)’da, foton enerjileri 100 eV-10 keV arasında (10-0.1 nm dalgaboyuna karşılık gelir) olan X-ışınları kullanılır; derin çekirdek seviyelerine uygulanır
· Ultraviyolet fotoelektron spektroskopide 10-50 eV (10-25 nm dalgaboyuna karşılık gelir) ultraviyole spektral bölgede fotonlar kullanılır; valens ve kondüksiyon bandları incelenir
· X-ışını fotoelektron spektroskopi (XPS) veya kimyasal analiz için elektron spektroskopisi (ESCA)’da, foton enerjileri 100 eV-10 keV arasında (10-0.1 nm dalgaboyuna karşılık gelir) olan X-ışınları kullanılır; derin çekirdek seviyelerine uygulanır
· Ultraviyolet fotoelektron spektroskopide 10-50 eV (10-25 nm dalgaboyuna karşılık gelir) ultraviyole spektral bölgede fotonlar kullanılır; valens ve kondüksiyon bandları incelenir
Böyle bir sınıflamanın hem araştırma objesi yönünden (enerji
seviyelerinin göbek ve valans seviyelerine bölünmesi oldukça keyfi olduğu için)
hem de kullanılan radyasyon kaynakları (örneğin, sinkrotron radyasyon
kullanarak yumuşak ultraviyole ışınlarından sert X ışınlarına kadar fotoemisyon
incelenebilir) bakımından oldukça kavramsal olduğunu belirtmek gerekir. (Bak.
X-Işını Fotoelektron Spektroskopi, Ultraviyole Fotoelektron Spektroskopi)
Metal yüzde fotoemisyonu tanımlayan şematik diyagram. Katı bir
cisimde doldurulan elektron durumları D(Ei) nin yoğunluğu ile
fotoemisyon spektrumu I(Ek) arasındaki ilişkiyi göstermektedir.
Elastik olmayan fotoelektronların pikleri, elastik olmayan sekonder elektronların
sürekli arka planı üzerine biner
