oppervlaktebandstructuren

Oppervlaktebanden, ook wel oppervlakte-staten genoemd, zijn elektronische toestanden die voornamelijk aan het uiterste oppervlak van een kristal voorkomen. In tegenstelling tot bulkbanden, die door het hele kristal bestaan, vormen oppervlaktebanden een spectraal verkeer dat lokaal nabij de grens blijft en zich voornamelijk in twee dimensies verspreidt.

Ze ontstaan doordat het kristalpotentiaal aan de grens eindigt en de randvoorwaarden leiden tot toestanden die niet in het doorlopende bulkpotentiaal voorkomen. Dit kan resulteren in toestanden binnen een bulkbandgap of in veranderingen van de dispersie van de oppervlaktelaag. Faktoren zoals oppervlaktestructuur, reconstructie, adsorptie en bandbodem (band bending) spelen een rol bij het bestaan en de energelocaties van deze toestanden.

Oppervlaktebanden komen voor in verschillende typen materialen, waaronder metalen,半geleiders en topologische insulators. In topologische insulators vormen oppervlaktebanden conductieve staten tegen een isolerende bulk, met eigenschappen zoals een Dirac-achtige dispersie en robuuste geleidbaarheid tegen verstoringen. Bij metalen kunnen oppervlaktebanden, zoals Shockley- of Tamm-staten, optreden aan zuivere of gecorrodeerde oppervlakken en invloed hebben op catalyse, elektronentransfer en slijtage.

Waarneming en onderzoek vinden vaak plaats met experimentele technieken als angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES), die de dispersie van oppervlaktebanden in kaart brengt, en scanning tunneling microscopy/spectroscopy (STM/STS), die lokale elektroonische eigenschappen levert. Het begrip van oppervlaktebanden is relevant voor oppervlaktechemie, oppervlakte-nanotechnologie en de ontwikkeling van elektronische en spintronische apparaten.