arbejdsfunktionerne

Arbejdets funktioner, eller arbejdsfunktionerne (φ), beskriver den mindste energi, der kræves for at fjerne et elektron fra et materiale og føre det ud i vakuummet. De svarer til forskellen mellem materialets Fermi-niveau og det yderste vakuumniveau og er en central parameter i overfladefysik og elektronemission.

Overfladeforhold som renhed, oxiderede eller adsorberede lag, krystalorientering og temperatur påvirker arbejdsfunktionen betydeligt. Elektriske felter og adsorbater kan ændre den målte værdi. Målinger af arbejdsfunktionen sker typisk med Kelvin-probe-teknik eller gennem fotoelektron-spektroskopi (UPS) og XPS, hvor forskellen mellem vakuumniveauet og Fermi-niveauet bestemmes.

Værdierne varierer mellem materialer. Alkaliemetaller har de laveste arbejdsfunktioner omkring 2–3 eV, mens transition- og ædelmetaller ligger omkring 4,3–5,1 eV. For halvledere er den effektive arbejdsfunktion ofte i området 3–5 eV og afhænger af dopning, overfladebehandling og kontakt til andre materialer. Ved doping og opbygning af passiveringslag kan den relative position af Fermi-niveauet ændres og dermed arbejdsfunktionen ændres.

Årsagen til variationerne ligger i elektronernes bindingsenergi og i, hvordan Fermi-niveauet står i forhold til vakuumniveauet. Adsorbater, størrelses-, overflade- og grænsefladeorienterede effekter spiller en væsentlig rolle ved både målinger og praktiske anvendelser.

Anvendelser omfatter fotoelektron-emission, elektriske og fotoniske kilder, katalyse og sensorik, samt design af grænseflader i solceller og elektroniske enheder.

---