arbetsfunktion

Arbetsfunktion, eller work function, är den minsta energi som krävs för att avlägsna en elektron från en solid till vakuum. DenDefinition definieras ofta som φ = E_vac − E_F, där E_vac är vakuumnivån precis utanför ytan och E_F är Fermi-nivån i materialet. För rena metallytor är arbetsfunktionen en elektronisk ytegenskap som beror på elektronstrukturen och ytskiktets tillstånd. Den är känslig för ytskiktets renhet, kristallytans orientering och närvaro av adsorberade molekyler eller oxid, eftersom dessa faktorer ändrar ytdipolerna och därmed förhållandet mellan E_vac och E_F.

Mätningar görs med fotoelektrisk emission (minsta fotonenergi som krävs för emission), Kelvin-kontaktmätning eller UV-fotonelektron-spektroskopi (UPS). Vanliga metallvärden ligger mellan cirka 2 och 5 eV. Exempel: cesium har låg arbetsfunktion omkring 2 eV och används i vissa fotokatoder; volfram har ungefär 4,5 eV; guld cirka 5,1 eV.

Betydelse och användning: arbetsfunktionen avgör hur lätt elektroner lämnar en yta och påverkar därmed ytans elektroniska egenskaper i exempelvis katodemission, fältemission och fotoemission. Den spelar också en viktig roll vid bildandet av Schottky-barriärer i metall–semikontunktkontakter och vid energinivåer i gränssnitt mellan material. Genom ytförbehandling, adsorption och nanostrukturering kan arbetsfunktionen engineered för olika tillämpningar inom elektroteknik, fotoelektronik och materialvetenskap.