K4B2G3146G-MQH9物理上对真空能级概念有两种描述,一种为有限尺寸样品的真空能级,即表面真空能级[马ac(s)],它通常作为电子在给定位置上势能的参考点。在一个孤立的均匀材料中,它对应于一个电子在这样一点的势能,即此处电子和这个材料表面的吸引力可以忽略不计,也就是指材料表面静止电子的势能为零的位置。对于金属,在该位置处的电子所受到的金属镜像力为零。表面真空能级是材料表面特征,对材料表面电偶极非常敏感,与固体的原子结构、化学结构,以及原子的外层电子结构相关。另一种真空能级的定义是指无限远处真空能级Fvac(∞)],即在距离固体表面无限远处静止电子的能量。虽然该真空能级为常数,但是这一参考点在实验中是不可获得的。在理论计算时,通过扣除所有静电作用(包括偶极)对电势的影响,可获得无限远处真空能级。两种真空能级的差异来源于固体表面的偶极,以及非金属材料表面的外来电荷。

   图2.19(a,指出了材料的表面真空能级与无限远处真空能级的定l。应当注意,与材料内部的电子相比,真空能级处电子的势能最高为零,而材料内部电子的势能通常表示为负值。一般地,由于金属表面的电子逸出过程,产生一个指向金属外面的偶极,如图2,19(b)所示。该偶极的存在使金属表面处的电子势能增加,如图2.19(cl所示,由此导致了较高的表面真空 电子能量 图2.19 (⑴金属的表面真空能级和无限远处真空能级示意图,二者的差异代表表面偶极矩所产生电场的变化。图中的九为金属的功函数、EF・为费米能级;⑶金属表面内外两个方向电子密度分布;⑼金属表面偶极所产生的电子势能情况能级。随着电子远离金属表面,偶极电场及电子势能都将减小,使无限远处真空能级降低,如图2.19(a【所示。

    事实上,真空能级并没有任何绝对的含义,它仅代表电子刚好在材料外部某个区域且一个不受表面吸引力影响的位置上处于静止时的相对量。然而,甚至在没有外加电压时,当两个相邻材料形成界面时,由于两种不同材料间功函数之差异,将会产生真空能级势场伽a。,即在两种材料界面处的真空间隙处将产生内建电场只n,值为

因此,在这样的条件下,材料的表面电子将受到由只n产生的沿犭方向力的作用。