Wechselwirkungen sehr langsamer hochgeladener Ionen mit einer ...

16 2. Fundamentale Wechselwirkungen
Eine reale und zwei Bildladungen tragen zur energetischen Lage des Elektronenzustands
bei: Einerseits befindet sich das Elektron in dem attraktiven
Feld des (q − 1)–fach geladenen Ionenrumpfs und seiner eigenen Bildladung 3 ,
andererseits drückt die vom Rumpf induzierte negative Bildladung das Elektronenniveau
näher an den Vakuumlevel heran. Der aus den beiden Bildladungen
stammende Beitrag
läßt sich mit D =
zu
Vim(�r ′ , zIon − zim) =
q − 1
D
− 1
4de
(2.6)
�
x ′2 + y ′2 + (z ′ + 2 · (zIon − zim)) 2 und de = zIon −zim +z ′
Vim(zIon, z ′ ) =
2 · q − 1 (q − 1) · z′
−
4 · (zIon − zim) 4 · (zIon − zim) 2
(2.7)
umformen, so daß alle Koordinaten in den beiden oben genannten Bezugssystemen
ausgedrückt sind. Für ein Ion im Abstand von zIon − zim = 59
atomaren Einheiten 4 (a.u.) vor der Jellium–Kante ergibt sich hierdurch eine
Energieverschiebung von ∆E = +2, 03eV. Die Rydbergzustände des Ions
wandern also während der Annäherung an die Kristalloberfläche energetisch
nach oben. Dabei können sie z.B. aus einer anfänglichen Resonanz mit den
gefüllten Zuständen des Leitungsbandes heraus ins Kontinuum oberhalb der
Fermikante laufen.
2.2.3 Selbstanziehung des Ions
Die nach allen Abbremsstufen der Ionenoptik verbleibende Geschwindigkeitskomponente
senkrecht zur Kristalloberfläche v⊥ und die (attraktive) Bildladungsbeschleunigung
des Ions auf das Target hin
Vim =
−q 2
4 · (z − zim)
(2.8)
legen die maximale Zeitspanne für alle vor dem Eintritt in Festkörper ablaufenden
Prozesse fest. Während sich v⊥ unmittelbar aus den experimentell
3 Der Bildladungseffekt des Elektrons hängt, sofern es sich um einen angeregten Zustand
handelt, davon ab, ob sich die Oszillationsfrequenz seiner Bewegung um den Kern in
Resonanz mit der Oberflächenplasmonfrequenz befindet. Nahe der Resonanz kann es zu
einer abstoßenden Wechselwirkung kommen [13].
4 Eine Tabelle der in dieser Arbeit häufig benutzten atomaren Einheiten findet sich in
Anhang A.