K4B2G3146G-MQH9物理上對真空能級概念有兩種描述,一種為有限尺寸樣品的真空能級,即表面真空能級[馬ac(s)],它通常作為電子在給定位置上勢能的參考點。在一個孤立的均勻材料中,它對應于一個電子在這樣一點的勢能,即此處電子和這個材料表面的吸引力可以忽略不計,也就是指材料表面靜止電子的勢能為零的位置。對于金屬,在該位置處的電子所受到的金屬鏡像力為零。表面真空能級是材料表面特征,對材料表面電偶極非常敏感,與固體的原子結構、化學結構,以及原子的外層電子結構相關。另一種真空能級的定義是指無限遠處真空能級Fvac(∞)],即在距離固體表面無限遠處靜止電子的能量。雖然該真空能級為常數,但是這一參考點在實驗中是不可獲得的。在理論計算時,通過扣除所有靜電作用(包括偶極)對電勢的影響,可獲得無限遠處真空能級。兩種真空能級的差異來源于固體表面的偶極,以及非金屬材料表面的外來電荷。

   圖2.19(a,指出了材料的表面真空能級與無限遠處真空能級的定l。應當注意,與材料內部的電子相比,真空能級處電子的勢能最高為零,而材料內部電子的勢能通常表示為負值。一般地,由于金屬表面的電子逸出過程,產生一個指向金屬外面的偶極,如圖2,19(b)所示。該偶極的存在使金屬表面處的電子勢能增加,如圖2.19(cl所示,由此導致了較高的表面真空 電子能量 圖2.19 (⑴金屬的表面真空能級和無限遠處真空能級示意圖,二者的差異代表表面偶極矩所產生電場的變化。圖中的九為金屬的功函數、EF・為費米能級;⑶金屬表面內外兩個方向電子密度分布;⑼金屬表面偶極所產生的電子勢能情況能級。隨著電子遠離金屬表面,偶極電場及電子勢能都將減小,使無限遠處真空能級降低,如圖2.19(a【所示。

    事實上,真空能級并沒有任何絕對的含義,它僅代表電子剛好在材料外部某個區域且一個不受表面吸引力影響的位置上處于靜止時的相對量。然而,甚至在沒有外加電壓時,當兩個相鄰材料形成界面時,由于兩種不同材料間功函數之差異,將會產生真空能級勢場伽a。,即在兩種材料界面處的真空間隙處將產生內建電場只n,值為

因此,在這樣的條件下,材料的表面電子將受到由只n產生的沿犭方向力的作用。