Работа выхода

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Работа выходаэнергия (обычно измеряемой в электрон-вольтах), равная разнице значений энергий между уровнем вакуума () и уровнем Ферми (), то есть это минимальная энергия, которую необходимо сообщить электрону для его «непосредственного» удаления из объёма твёрдого тела.

Здесь «непосредственность» означает то, что электрон удаляется из твёрдого тела через данную поверхность и перемещается в точку, которая расположена достаточно далеко от поверхности по атомным масштабам (чтобы электрон прошёл весь двойной слой), но достаточно близко по сравнению с размерами макроскопических граней кристалла. При этом пренебрегают дополнительной работой, которую необходимо затратить на преодоление внешних полей, возникающих из-за перераспределения поверхностных зарядов. Таким образом, работа выхода для одного и того же вещества для различных кристаллографических ориентаций поверхности оказывается различной.

При удалении электрона на бесконечность его взаимодействие с зарядами, остающимися внутри твёрдого тела, приводит к индуцированию макроскопических поверхностных зарядов (при рассмотрении полубесконечного образца в электростатике это называют «изображением заряда»). При перемещении электрона в поле индуцированного заряда совершается дополнительная работа, которая определяется диэлектрической проницаемостью вещества, геометрией образца и свойствами других поверхностей. За счет этого полная работа по перемещению электрона из любой точки образца в любую другую точку (в том числе и точку бесконечности) не зависит от пути перемещения, то есть от того, через какую поверхность был удален электрон. Поэтому в физике твёрдого тела эта работа не учитывается и не входит в работу выхода.

Работа выхода в фотоэффекте[править | править код]

Работа выхода во внешнем фотоэффекте - минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества под действием света при 0 K.

Измерение работы выхода[править | править код]

Единицами измерения работы выхода являются Джоуль (Дж) или электрон-вольт (эВ).

Работа выхода электрона из различных металлов[править | править код]

Единица измерения: эВ (электронвольт)
Источник: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th edition (2016-2017), раздел 12, стр 123.
Примечание: Работа выхода может зависеть от грани монокристалла или от от преобладающей грани на поверхности текстуры металла. К примеру, Ag: 4.26, Ag(100): 4.64, Ag(110): 4.52, Ag(111): 4.74. Диапазоны изменения работы выхода для типичных кристаллографических направлений указаны в таблице.

Элемент эВ Элемент эВ Элемент эВ Элемент эВ Элемент эВ
Ag: 4.52 – 4.74 Al: 4.06 – 4.26 As: 3.75 Au: 5.1 – 5.47 B: ~4.45
Ba: 2.52 – 2.7 Be: 4.98 Bi: 4.31 C: ~5 Ca: 2.87
Cd: 4.08 Ce: 2.9 Co: 5 Cr: 4.5 Cs: 2.14
Cu: 4.53 – 5.10 Eu: 2.5 Fe: 4.67 – 4.81 Ga: 4.32 Gd: 2.90
Hf: 3.9 Hg: 4.475 In: 4.09 Ir: 5.00 – 5.67 K: 2.29
La: 3.5 Li: 2.93 Lu: ~3.3 Mg: 3.66 Mn: 4.1
Mo: 4.36 – 4.95 Na: 2.36 Nb: 3.95 – 4.87 Nd: 3.2 Ni: 5.04 – 5.35
Os: 5.93 Pb: 4.25 Pd: 5.22 – 5.6 Pt: 5.12 – 5.93 Rb: 2.261
Re: 4.72 Rh: 4.98 Ru: 4.71 Sb: 4.55 – 4.7 Sc: 3.5
Se: 5.9 Si: 4.60 – 4.85 Sm: 2.7 Sn: 4.42 Sr: ~2.59
Ta: 4.00 – 4.80 Tb: 3.00 Te: 4.95 Th: 3.4 Ti: 4.33
Tl: ~3.84 U: 3.63 – 3.90 V: 4.3 W: 4.32 – 5.22 Y: 3.1
Yb: 2.60 [1] Zn: 3.63 – 4.9 Zr: 4.05

Примечания[править | править код]

  1. Nikolic, M. V.; Radic, S. M.; Minic, V.; Ristic, M. M. The dependence of the work function of rare earth metals on their electron structure (англ.) // Microelectronics Journal : journal. — 1996. — February (vol. 27, no. 1). — P. 93—96. — ISSN 0026-2692. — doi:10.1016/0026-2692(95)00097-6. (недоступная ссылка)

Литература[править | править код]

  • Solid State Physics, by Ashcroft and Mermin. Thomson Learning, Inc, 1976