Wechselwirkungen sehr langsamer hochgeladener Ionen mit einer ...

2.5. Elektronentransferprozesse 27
2.4.4 Oberflächensensitivität
Finden Augerprozesse in einem Festkörper statt, so ist bei der Interpretation
der Spektren zu berücksichtigen, daß nur aus den obersten Schichten
emittierte Elektronen aus dem Kristallverbund entkommen können. Typische
mittlere freie Weglängen für inelastische Stöße der Elektronen liegen
unterhalb von 7 10˚A, s. auch Abb.3.18. Sie steigen in etwa linear mit der
Elektronenenergie an. Hieraus begründet sich die extreme Oberflächensensibilität
der Auger Elektronenspektroskopie (AES), siehe auch Kap.3.7.
2.5 Elektronentransferprozesse
In Abb.2.8 sind mögliche Transferprozesse von Elektronen zwischen dem Valenzband,
den Rumpfniveaus der Kristallatome und den atomaren Zuständen
des Ions aufgetragen. Die einzelnen Prozesse lassen sich nach der Anzahl der
beteiligten Elektronen klassifizieren.
Falls ein einzelnes Elektron vom Valenzband des Kristalls in ein isoenergetisches
Niveau des Ions übergeht, spricht man von resonanter Neutralisation
RN und der umgekehrte Prozeß heißt resonante Ionisation RI. Diesen beiden
Prozessen kommt im Wechselwirkungsintervall vor der Oberfläche die
größte Bedeutung zu. Die Transfergeschwindigkeit hängt empfindlich von der
Höhe der Potentialbarriere zwischen dem Kristall und dem Ion und damit
von seinem Abstand von der Oberfläche und der Kristallaustrittsarbeit ab.
Weiterhin spielt der Überlapp des Valenzband–Vakuumschwanzes mit der
Wellenfunktion des ionischen Elektrons eine große Rolle.
Sowohl für RN– als auch für RI–Prozesse müssen jeweils unbesetzte Endzustände
zur Verfügung stehen. Im Valenzband befinden sich diese gemäß
der Fermi–Dirac–Verteilung oberhalb der Fermienergie EF , wo folglich auch
die RI–Anfangszustände anzusiedeln sind. In die Übergangsraten der RN–
Prozesse gehen die Tunnelwahrscheinlichkeit durch die Potentialbarriere 8 und
die Valenzbandzustandsdichte ∝ √ E − E0 ein. Es ist offensichtlich, daß bei-
7 Hier wird von kinetischen Energien der Elektronen von bis zu einigen 100eV ausgegangen.
Das ist der in dieser Arbeit relevante Energiebereich.
8 Im klassischen overbarrier–Modell muß die Potentialbarriere allerdings tiefer als die
beteiligten Niveaus liegen.