Ultraviyole fotoelektron spektroskopi (UPES), fotoelektronların uyarımının ultraviyole
emisyonu ile sağlandığı ve böylece örneğin yüzey tabakasındaki valens ve
kondüksiyon bantlardaki doldurulmuş elektron durumlarını araştırmak için kullanılan
bir fotoelektron spektroskopisi tipidir.
Ultraviyole fotoelektron spektroskopi, moleküler
elektronk spektroskopiden farklıdır. Moleküler elektron spektroskopi, elektronların
bir enerji seviyesinden diğerine geçişlerine karşılık gelen foton absorpsiyonu
ve emisyon spektrumu ile madde incelenmesinde kullanılır. Oysa ultraviyole fotoelektron
spektroskopide maddenin yapısını incelemede kullanılan temel araç fotoemisyonun
kaydı, yani fotoiyonizasyon nedeniyle malzemeden ayrılan elektronların
kaydedilmesidir.
UPES yönteminde deşarj lambaları, genellikle helyum kullanır. Bu
kaynaklarda, gaz basıncına ve deşarj akımına bağlı olarak 21.2 eV (He I) ve
40.8 eV (He II) foton enerjili iki kuvvetli hattan biri üretilir. UPES
metodunda nispeten düşük enerjili fotonlar kullandığından, fotoemisyon
prosesinde sadece valens seviyeler uyarılır. Buna ek olarak, fotoelektron
spektrumu, adsorbe edilmiş moleküllerin işgal ettiği orbitallerden de
etkilenebilir (incelenen yüzeyin işgali ile ilgili seviyeler hariç). UPES'de
kullanılan uyarılma enerjilerinde valens durumlarıyla ilişkili fotoemisyonun büyük
kesitinden dolayı, bu yöntem, bir maddenin yüzeyindeki değerlik bantlarının
yapısını ve yüzeyde meydana gelen proseslerin neden olduğu modifikasyonları
incelemek için güçlü bir araçtır; adsorpsiyon, ince filmlerin büyümesi, kimyasal
reaksiyonlar v.s. gibi.
Çalışma konusuna bağlı olarak, UPES metodu genellikle iki moddan birinde
kullanılır: açısal integrasyonlu UPES ve açısal çözünürlüklü UPES.
Açısal integrasyon UPES, numunenin üst yarım yüzeyine yayılan tüm
fotoelektronları tespit eder. Ortaya çıkan veriler, valens bandındaki durum
yoğunluğunun dağılımını belirlemek için kullanılır.
Açısal çözünürlük UFES, önceden seçilmiş belirli bir yöne emitlenen (yayılan)
fotoelektronları tespit eder. Bu ölçüm türü sadece bir elektronun enerjisini
değil, aynı zamanda dalga vektörünü de kaydeder, bu da yüzey durumları için
dağılım yasasını belirlemeyi mümkün kılar.
Şekil: (a) UPS, valens elektronları uyarmak için derin UV bölgesindeki düşük enerjili fotonları kullanır, (b) bir UPS enstrümanın şeması
