Τι είναι ένα φωτοηλεκτρονικό;

Ένα φωτοηλεκτρονικό είναι ένα ηλεκτρόνιο που εκπέμπεται από μια ουσία λόγω του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος.Το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα εμφανίζεται όταν ένα υλικό που είναι συνήθως μεταλλικό στη φύση απορροφά αρκετή ακτινοβολία φωτός έτσι ώστε αυτό να έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή ηλεκτρονίων από την επιφάνεια του.Η ανακάλυψη του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος έγινε για πρώτη φορά το 1887 από τον Heinrich Hertz, γερμανό φυσικό, και στη συνέχεια ονομάστηκε Hertz Effect.Πολλοί ερευνητές ξόδεψαν το χρόνο καθορίζοντας τις ιδιότητές του με την πάροδο των ετών και, το 1905, ο Albert Einstein δημοσίευσε τα ευρήματα ότι προκλήθηκε από Quanta του φωτός γνωστού ως φωτόνια.Η σαφής και κομψή εξήγηση του Einstein για το πώς παράγονται φωτοηλεκτρονικά, είχε ως αποτέλεσμα να κερδίσει το βραβείο Νόμπελ στη φυσική το 1921.

Προκειμένου να εκπέμπονται φωτοηλεκτρονικά από μια επιφάνεια, το μήκος κύματος φωτός πρέπει να είναι επαρκώς χαμηλής αξίας, όπως αυτό, όπως αυτόκόκκινο φως.Η εκπομπή φωτοηλεκτρονίων είναι επίσης ένα βασικό χαρακτηριστικό που χρησιμοποιείται για την περιγραφή των αρχών της κβαντικής μηχανικής.Η διαδικασία περιλαμβάνει ένα quanta, ή ένα μόνο φωτόνιο ενέργειας που απορροφάται από ένα στερεό υλικό εάν η ενέργεια του φωτονίου είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια της κορυφής ζώνης σθένους ή το εξώτατο κέλυφος ηλεκτρονίων του υλικού.Η κινητική ενέργεια των φωτονίων που εκπέμπονται από μια επιφάνεια αναλύεται για να μελετηθεί η επιφανειακή περιοχή ενός υλικού δείγματος.Χρησιμοποιήθηκαν δύο βασικοί τύποι της διαδικασίας.Μελέτες φασματοσκοπίας ακτίνων Χ πυρήνα πυρήνα ενός υλικού που χρησιμοποιούν ενεργειακές περιοχές φωτονίων 200 έως 2.000 ηλεκτρονίων βολτ και η φασματοσκοπία υπεριώδους φωτοηλεκτρονίου χρησιμοποιεί επίπεδα ενέργειας φωτονίων μεταξύ 10 έως 45 ηλεκτρονίων βολτ για τη μελέτη των κελύφων εξωτερικού ηλεκτρονίου ή σθένους του υλικού.Από το 2011, ο τελευταίος εξοπλισμός Synchrotron, ο οποίος είναι ένα μαγνητικό κυκλοτόνιο που επιταχύνει ηλεκτροστατικά τα σωματίδια, επιτρέπει τη μελέτη της ενέργειας να κυμαίνεται μεταξύ 5 έως πάνω από 5.000 ηλεκτρονίων βολτ, έτσι ώστε να μην είναι πλέον απαραίτητος ο ξεχωριστός ερευνητικός εξοπλισμός.Αυτά τα μηχανήματα είναι ακριβά και πολύπλοκα, επομένως δεν χρησιμοποιούνται ευρέως στο πεδίο.

Από το 2011, έχει αναπτυχθεί εξοπλισμός φασματόμετρου φωτοηλεκτρονίου με ανιχνευτή ηλεκτρονίων που μπορεί να λειτουργεί σε υπαίθριο αέρα και σε ατμοσφαιρική πίεση, κάτι που είναι νέοτο πεδίο.Είναι σε θέση να μετρήσει το πάχος των λεπτών μεμβρανών μέχρι τα επίπεδα τόσο πρόστιμο όσο 20 νανόμετρα, ή 20 δισεκατομμύρια ενός μέτρου.Τα μηχανήματα είναι μοντέλα επιφάνειας εργασίας που χρησιμοποιούν μια πηγή υπεριώδους φωτός και μπορούν να λειτουργούν σε μια περιοχή από 3,4 έως 6,2 ηλεκτρονικά βολτ.Χρησιμοποιούνται για την ανάλυση τόσο των μετάλλων όσο και των ημιαγωγών όπως το πυρίτιο.