Fotoelektronemisjon

Fotoelektronemisjon, eller fotoemisjon, er prosessen der elektroner blir emisjonert fra et materiale, vanligvis et metall eller et halvleder, når det absorberer elektromagnetisk stråling. For at et elektron skal slippe unna må fotonets energi være større enn arbeidfunksjonen φ til overflaten; ellers skjer ingen emisjon.

Når hν > φ, kan overskuddenergien framkomme som kinetisk energi hos det emisjonerte elektronet, og man kan skrive KE_max = hν − φ. Antallet emisjonerte elektroner ved en gitt frekvens er i prinsippet proporsjonalt med lysets intensitet, opp til metning. Emisjonen har en terskelbølgelengde; hvis hν ≤ φ, oppstår ingen emisjon uansett intensitet.

Materialer og overflateforhold påvirker emisjonen. Rent/metalloverflater, kristallorientering, forurensninger og tilstedeværelsen av elektriske felt i vakuum har vesentlige effekter. Fotoelektronemisjon brukes i mange tekniske og vitenskapelige applikasjoner, blant annet i fotodetektorer og fotomultiplikatorer, samt i fotoelektronspektroskopi (XPS, UPS, ARPES) og i bilde- eller romlig analysene som fotoemisjons-elektronmikroskopi (PEEM).

Historisk ble effekten forklart av Albert Einstein i 1905, som foreslo at lys består av partikler kalt fotoner med energi E = hν, og at arbeidfunksjonen må overvinnes for å sende ut et elektron. E = hν − φ gir maksimal kinetisk energi for emitterte elektroner. Bekreftende eksperimenter av Hallwachs og senere Millikan bidro til å fastslå sammenhengen mellom frekvens og energi og til å fastsette Plancks konstant.