Перенос электронов через границу полупроводник-вакуум с отрицательным и положительным электронным сродством: влияние скачка массы
Российский научный фонд (РНФ), 23-72-30003
Казанцев Д.М.
1,2, Хорошилов В.С.
1,2, Шайблер Г.Э.
1,2, Альперович В.Л.
1,21Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Email: dmkazantsev@isp.nsc.ru, khoros@isp.nsc.ru, scheibl@isp.nsc.ru, alper_v@mail.ru
Поступила в редакцию: 28 июня 2023 г.
В окончательной редакции: 28 июня 2023 г.
Принята к печати: 10 июля 2023 г.
Выставление онлайн: 11 августа 2023 г.
Рассмотрено влияние скачка массы электрона на границе кристалл-вакуум на фотоэмиссию из полупроводников. В приближении эффективных масс рассчитаны угловые и энергетические зависимости коэффициента прохождения электронов через границы со скачком массы и потенциальными ступеньками различных знаков, соответствующих отрицательному и положительному электронному сродству. Показано, что благодаря скачку массы, существуют критическая энергия и критический угол падения электронов, которые разделяют качественно различные угловые и энергетические зависимости коэффициента прохождения соответственно. Скачок массы делает возможным прохождение электронов (вплоть до полного прохождения) через положительную потенциальную ступеньку при нормальной компоненте кинетической энергии ниже высоты ступеньки. Расчетные зависимости квантового выхода эмиссии термализованных электронов от величины сродства сопоставлены с экспериментальными данными по фотоэмиссии из p-GaAs(Cs,O). Проанализированы возможные причины существенных отличий эксперимента от расчета: сложный ход потенциала, включающий приповерхностный изгиб зон в полупроводнике и потенциал сил заряда-изображения в вакууме, рассеяние в (Cs,O)-слое, а также необходимость выхода за пределы приближения эффективных масс и учета блоховского характера волновых функций в полупроводнике. Ключевые слова: полупроводники, фотоэмиссия, отрицательное электронное сродство, скачок массы, приближение эффективных масс. DOI: 10.21883/FTT.2023.08.56143.130
- A. Damascelli. Physica Scripta 109, 61 (2004)
- R.L. Bell. Negative Electron Affinity Devices. Clarendon, Oxford. (1973). 148 p
- V.V. Bakin, A.A. Pakhnevich, A.G. Zhuravlev, A.N. Shornikov, I.O. Akhundov, O.E. Tereshechenko, V.L. Alperovich, H.E. Scheibler, A.S. Terekhov. e-J. Surf. Sci. Nanotech. 5, 80 (2007)
- U. Weigel, D.A. Orlov, S.N. Kosolobov, D. Schwalm, A.S. Teeversion rekhov, A. Wolf. Nucl. Instr. and Meth. A 536, 323 (2005)
- Yu.A. Mamaev, L.G. Gerchikov, Yu.P. Yashin, D.A. Vasiliev, V.V. Kuzmichev, V.M. Ustinov, A.E. Zhukov, V.S. Mikhrin, A.P. Vasiliev. Appl. Phys. Lett. 93, 081114 (2008)
- W.E. Spicer. Appl. Phys. 12, 115 (1977)
- J.W. Schwede, I. Bargatin, D.C. Riley, B.E. Hardin, S.J. Rosenthal, Y. Sun, F. Schmitt, P. Pianetta, R.T. Howe, Z.-X. Shen, N.A. Melosh. Nat. Mater. 9, 762 (2010)
- J.W. Schwede, T. Sarmiento, V.K. Narasimhan, S.J. Rosenthal, D.C. Riley, F. Schmitt, I. Bargatin, K. Sahasrabuddhe, R.T. Howe, J.S. Harris, N.A. Melosh, Z.-X. Shen. Nat. Commun. 4, 1576 (2013)
- J.H. Pollard. Proc. 2nd European Electro-Optics Makets and Technology Conference, p. 316 (1974)
- C.A. Sanford, N.C. MacDonald. J. Vac. Sci. Technol. B 8, 1853 (1990)
- Z. Liu, Y. Sun, P. Pianetta, R.F.W. Pease. J. Vac. Sci. Technol. B 23, 2758 (2005)
- D.-I. Lee, Y. Sun, Z. Liu, S. Sun, P. Pianetta. Appl. Phys. Lett. 91, 192101 (2007)
- D.J. Bradley, M.B. Allenson, B.R. Holeman. J. Phys. D: Appl. Phys 10, 1, 111 (1977)
- D.C. Rodway, D.J. Bradley. J. Phys. D: Appl. Phys. 17, L137 (1984)
- D.A. Orlov, M. Hoppe, U. Weigel, D. Schwalm, A.S. Terekhov, A. Wolf. Appl. Phys. Lett. 78, 18, 2721 (2001)
- В.В. Бакин, А.А. Пахневич, С.Н. Косолобов, Г.Э. Шайблер, А.С. Ярошевич, А.С. Терехов. Письма в ЖЭТФ 77, 4, 197 (2003)
- V.L. Alperovich, D.M. Kazantsev, A.G. Zhuravlev, L.D. Shvartsman. Appl. Surf. Sci. 561, 149987 (2021)
- A.G. Zhuravlev, A.S. Romanov, V.L. Alperovich. Appl. Phys. Lett. 105, 251602 (2014)
- А.Г. Журавлев, В.С. Хорошилов, В.Л. Альперович. Письма в ЖЭТФ 105, 10, 686 (2017)
- A.G. Zhuravlev, V.S. Khoroshilov, V.L. Alperovich. Appl. Surf. Sci. 483, 895 (2019)
- B. Laikhtman. Phys. Rev. B 46, 4769 (1992)
- A.V. Rodina, A.Yu. Alekseev, Al.L. Efros, M. Rosen, B.K. Meyer. Phys. Rev. B 65, 125302 (2002)
- G. Bastard. Phys. Rev. B 24, 5693 (1981)
- S. Karkare, J. Feng, J. Maxson, H.A. Padmore. Rev. Sci. Instrum. 90, 053902 (2019)
- V.V. Bakin, K.V. Toropetsky, H.E. Scheibler, A.S. Terekhov, L.B. Jones, B.L. Militsyn, T.C.Q. Noakes. Appl. Phys. Lett. 106, 183501 (2015)
- Э.Л. Нолле. ФТТ 31, 11, 225 (1989)
- В.Л. Коротких, А.Л. Мусатов, В.Д. Шадрин. Письма в ЖЭТФ 27, 11, 652 (1978)
- M.G. Burt, J.C. Inkson. J. Phys. D: Appl. Phys. 9, 1, 43 (1976)
- G. Vergara, A. Herrera-Gomez, W.E. Spicer. Surf. Sci. 436, 83 (1999)
- S. Karkare, I. Bazarov. Appl. Phys. Lett. 98, 094104 (2011)
- F. Stern. Phys. Rev. B 17, 12, 5009 (1978)
- G.D. Mahan. Phys. Rev. B 2, 11, 4334 (1970)
- J.B. Pendry. Surf. Sci. 57, 679 (1976)
- Л.С. Брагинский, Д.А. Романов. ФТТ 37, 7, 2122 (1995)
- J. Olde, G. Mante, H.-P. Barnscheidt, L. Kipp, J.-C. Kuhr, R. Manzke, M. Skibowski, J. Henk, W. Schattke. Phys. Rev. B 41, 14, 9958 (1990)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.
