Rastertunnelmikroskopie an epitaktischen Eisenschichten auf MgO ...

2 Theoretische Grundlagen 2.3 Photoelektronenspektroskopie
Intensität auf dem Schirm beobachten. Die Stangen stehen auf den Atomen der
Oberflächennetzebene und sind Parallel zu der Oberflächennormalen orientiert. Aus
Gleichung (2.18) und Gleichung (2.16) lässt sich folgern, dass der Wellenvektor � ki
größer wird, wenn die Energie des Elektronenstrahls zunimmt. Das hat zur Folge,
dass sich der Radius der Ewaldkugel vergrößert und somit mehr Stangen Schnittpunkte
mit der Kugel haben. Auf dem Schirm hat dies die Auswirkung, dass mehr
Beugungsreflexe zu beobachten sind und der Abstand der Reflexe sich verkleinert.
Der Streuvektor � Ghkl im reziproken Raum ist definiert als
Die Laue-Bedingung
�
Ghkl = h � b1 +k � b2 +l � b3. (2.22)
�kf − � ki = � Ghkl
(2.23)
besagt, dass die gebeugten Elektronen genau dann konstruktiv interferieren, wenn
die Differenz der Wellenvektoren während des Streuprozesses einem reziproken Gittervektor
entspricht. Aus den Reflexen auf dem Schirm und deren Abständen kann
auf die Gitterstruktur der Probe geschlossen werden.
2.3 Photoelektronenspektroskopie
Diese Messmethode liefert Informationen über die Bindungsenergien und die Umgebung
der Atome in der Probe. Mithilfe von Literaturangaben [10] für BindungsenergienlässtsichaufdieenthaltenenElementesowiediechemischenundelektronischen
Eigenschaften schließen. Im folgenden werden die physikalischen Grundlagen und
das Funktionsprinzip kurz erläutert.
2.3.1 Photoelektrischer Effekt
Der photoelektrische Effekt, um genauer zu sein der äußere photoelektrische Effekt,
bezeichnet das Herauslösen von Elektronen aus einer Metalloberfläche mit Hilfe
von elektromagnetischer Strahlung. Die einfallende elektromagnetische Welle muss
genugEnergieE haben,umdieAustrittsarbeitφp derProbeaufzubringen,damitein
Elektron heraus gelöst wird. Die Energie des Photons wird dabei auf das Elektron
übertragen. Die Energie eines Photons E = hν wird durch das Produkt aus dem
Planck’schen Wirkungsquantum h und Frequenz ν des Photons beschrieben. Die
maximale Energie Ekin des herausgelösten Elektrons beträgt dann
Ekin = hν −φp. (2.24)
Die Austrittsarbeit φp ist stark vom Material der Probe abhängig. Die Gleichung
(2.24) gilt nur für Elektronen nahe der Fermi-Energie. Die Fermi-Energie EF
stellt im Grundzustand die höchsten besetzten Elektronenzustände dar, also die
Elektronen mit der schwächsten Bindung. Für Elektronen auf tieferen Energieniveaus
muss zusätzlich die Bindungsenergie EB aufgebracht werden, um die Differenz
zum Fermi-Niveau zu überwinden. Dann ergibt sich aus Gleichung (2.24)
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Ekin = hν −φp −EB. (2.25)