fotoelektronspectroscopie

Fotoelektronspectroscopie is een verzamelnaam voor methoden die de energie en, bij sommige varianten, het momentum van elektronen meten die uit een materieel oppervlak worden uitgestoten na bestraling met elektromagnetische straling. De techniek geeft inzicht in de elektronische structuur, chemische samenstelling en de toestand van de oppervlakken van vaste stoffen, coatings en dunne films.

Het principium berust op het foto-elektrische effect: fotonen met energie hν zetten elektronen vrij uit hun bindingsniveau. De gemeten kinetische energie van het uitgestraalde elektron geeft informatie over de bindingsenergie, vaak uitgedrukt als E_B. In oppervlakken betekend dit tevens dat de metingen over het algemeen zeer oppervlaktegevoelig zijn vanwege de beperkte ontsnappingsdiepte van elektronen in een materiaal.

Belangrijke varianten zijn X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) en angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES). XPS gebruikt röntgenstraling en levert kernniveauspecifieke bindingen gecombineerd met chemische toestandsinformatie en kwantificeerbare elementaire samenstelling. UPS maakt gebruik van UV-fotonen en geeft vooral informatie over de valentieband en de werkfunctie. ARPES meet bovendien de elektronendynamica als functie van de kristalmomentum, waardoor het elektronendiscунк Structuur van valentiebanden kan worden afgebeeld.

Toepassingen omvatten studie van oppervlaktetoppervlakken, katalysatoren, halfgeleiders, polymeerfilms en batterijomschrijvingen. De resultaten leveren kwantitatieve elementen, chemische oxidatietoestanden en veranderingen bij reacties, maar vereisen heldere oppervlakken en calibratie, aangezien insluiting, ruilingsprocessen en interpretatie complex kunnen zijn.