פונקציית עבודה – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ הוספת דפים לקטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה כדי שלא יטופלו, אם בראש הערך בבריטניקה קיים המשפט "Learn about this topic" (תג) |
מ clean up, replaced: אלקטרוניקה ← אלקטרוניקה (סוגה מוזיקלית) |
||
שורה 1:
{{להשלים|כל הערך=כן|נושא=מדעי הטבע}}
'''פונקציית העבודה''' ב[[פיזיקה של מצב מוצק]] היא ה[[אנרגיה]] המינימלית (שבדרך כלל נמדדת ב[[אלקטרון וולט]]) הדרושה כדי להוציא [[אלקטרון]] מ[[מוצק]] אל בדיוק מחוץ למשטח המוצק (או האנרגיה הדרושה כדי להוציא אלקטרון מ[[אנרגיית פרמי]] אל הריק). "בדיוק" מחוץ למשטח המוצק פירושו שהאלקטרון רחוק מהמשטח בסקלה האטומית אבל עדיין קרוב למשטח בסקלה מקרוסקופית. פונקציית העבודה היא תכונה אופיינית של כל פאזת מוצק שהיא של חומר בעל רמת [[פס הולכה]] (בין אם ריקה או מלאה חלקית). עבור מתכת, רמת פרמי היא בתוך פס ההולכה, מה שמעיד על כך שפס ההולכה מלא באופן חלקי.
== פונקציית עבודה פוטואלקטרית ==
שורה 21 ⟵ 19:
== מודל גז האלקטרונים החופשיים ==
{{להשלים|נושא=מדעי הטבע}}
== שינויים בערך פונקציית העבודה ==
ב[[מוליך למחצה]] פונקציית העבודה היא [[זיקה אלקטרונית|הזיקה האלקטרונית]] (פער האנרגיה בין [[מבנה פסים|פס המוליכות]] לבין רמת הוואקום) בתוספת המרחק שבין [[רמת פרמי]] לבין פס המוליכות. מכיוון ש[[רמת פרמי]] משתנה כתלות ב[[אילוח (מוליכים למחצה)|סימום]] החומר, הרי שפונקציית העבודה תשתנה גם היא בהתאם לרמת ה[[אילוח (מוליכים למחצה)|סימום]]. כך, פונקציית העבודה הנמוכה ביותר תושג כאשר יהיה [[אילוח (מוליכים למחצה)|סימום]] מקסימלי מסוג [[מוליך למחצה מאולח|N]], כך ש[[רמת פרמי]] תתלכד עם פס המוליכות. במצב זה פונקציית העבודה תהיה שווה ל[[זיקה אלקטרונית|זיקה האלקטרונית]].▼
▲ב[[מוליך למחצה]] פונקציית העבודה היא [[זיקה אלקטרונית|הזיקה האלקטרונית]] (פער האנרגיה בין [[מבנה פסים|פס המוליכות]] לבין רמת הוואקום) בתוספת המרחק שבין [[רמת פרמי]] לבין פס המוליכות. מכיוון ש[[רמת פרמי]] משתנה כתלות ב[[אילוח (מוליכים למחצה)|סימום]] החומר, הרי שפונקציית העבודה תשתנה גם היא בהתאם לרמת ה[[אילוח (מוליכים למחצה)|סימום]]. כך, פונקציית העבודה הנמוכה ביותר תושג כאשר יהיה [[אילוח (מוליכים למחצה)|סימום]] מקסימלי מסוג [[מוליך למחצה מאולח|N]], כך ש[[רמת פרמי]] תתלכד עם פס המוליכות. במצב זה פונקציית העבודה תהיה שווה ל[[זיקה אלקטרונית|זיקה האלקטרונית]].
== פונקציית העבודה ואפקט המשטח ==
== יישומים ==
שורה 31 ⟵ 29:
== מדידת פונקציית העבודה ==
לצורך מדידת פונקציית העבודה האלקטרונית של דגימה פותחו טכניקות רבות והמבוססות על אפקטים פיזיקליים. ניתן להבחין בין שתי קבוצות של שיטות ניסוייות למדידת פונקציית העבודה: מוחלטות ויחסיות.
שיטות של הקבוצה הראשונה גורמות לפליטה אלקטרונית מן המשטח מהדגימה באמצעות בליעת פוטון, באמצעות טמפרטורה גבוהה (פליטה תרמיונית), באמצעות [[שדה חשמלי]] או באמצעות [[מנהור קוונטי|מנהור אלקטרוני]].
כל השיטות היחסיות עושות שימוש בהבדל בפוטנציאל המגע בין הדגימה ו[[אלקטרודה|אלקטרודת]] התייחסות.
===שיטות שמבוססות על פליטה כתוצאה מהארה===
ספקטרוסקופיית פליטה פוטואלקטרונית (PES) היא המונח הכללי לטכניקות [[ספקטרוסקופיה|ספקטרוסקופיות]] המבוססות על האפקט הפוטואלקטרי. במקרה של ספקטרוסקופיה פוטואלקטרונית אולטרה-סגולה (UPS) המשטח של דגימת מוצק מוקרן באור [[אולטרה-סגול]] (UV) וה[[אנרגיה קינטית|אנרגיה הקינטית]] של האלקטרונים הנפלטים עוברת אנליזה. מכיוון שאור [[אולטרה סגול]] הוא [[קרינה אלקטרומגנטית]] עם אנרגיה <math>hf</math> נמוכה מ-100eV הוא מסוגל לעקור בעיקר [[אלקטרוני ערכיות]]. כתוצאה מהמגבלות של עומק הבריחה של אלקטרונים במוצקים, שיטת UPS מאוד תלויה בפני השטח, שכן עומק המידע הוא בטווח של 2-20 שכבות עצמיות (1-10 ננומטר). הספקטרום המתקבל בניסוי משקף את המבנה האלקטרוני של הדגימה ומספק מידע על מאפיינים של הדגימה כגון צפיפות המצבים בה, אכלוס המצבים, ופונקציית העבודה.
===שיטות שמבוססות על פליטה תרמיונית===
שיטת עצירת ה[[דיודה]] היא אחת השיטות הפשוטות והוותיקות ביותר למדידת פונקציות עבודה. היא מתבססת על הפליטה התרמיונית של אלקטרונים מגוף מחומם. צפיפות הזרם הנפלט J של אלקטרונים מהדגימה תלויה בפונקציית העבודה W של הדגימה וניתנת על ידי [[פליטה תרמיונית|משוואת ריצ'רדסון דושמן]] <math>J = A T^2 e^{-W/kT} </math> כאשר A, קבוע ריצ'רדסון, הוא קבוע אופייני של החומר. צפיפות הזרם עולה מהר מאוד עם הטמפרטורה ויורדת באופן מעריכי עם פונקציית העבודה. שינויים בפונקציית העבודה יכולים להיקבע בקלות באמצעות הפעלת [[מתח חשמלי|מתח עצירה]] בין הדגימה ומקור האלקטרונים, כך ש-W מוחלף ב-W + eV במשוואה למעלה. ההבדלים במתח העצירה הדרוש בזרם קבוע שקול לשינוי בפונקציית העבודה, זאת כל עוד מניחים שפונקציית העבודה והטמפרטורה של מקור האלקטרונים קבועה.
▲שיטת עצירת ה[[דיודה]] היא אחת השיטות הפשוטות והוותיקות ביותר למדידת פונקציות עבודה. היא מתבססת על הפליטה התרמיונית של אלקטרונים מגוף מחומם. צפיפות הזרם הנפלט J של אלקטרונים מהדגימה תלויה בפונקציית העבודה W של הדגימה וניתנת על ידי [[פליטה תרמיונית|משוואת ריצ'רדסון דושמן]] <math>J = A T^2 e^{-W/kT} </math> כאשר A, קבוע ריצ'רדסון, הוא קבוע אופייני של החומר. צפיפות הזרם עולה מהר מאוד עם הטמפרטורה ויורדת באופן מעריכי עם פונקציית העבודה. שינויים בפונקציית העבודה יכולים להיקבע בקלות באמצעות הפעלת [[מתח חשמלי|מתח עצירה]] בין הדגימה ומקור האלקטרונים, כך ש-W מוחלף ב-W + eV במשוואה למעלה. ההבדלים במתח העצירה הדרוש בזרם קבוע שקול לשינוי בפונקציית העבודה, זאת כל עוד מניחים שפונקציית העבודה והטמפרטורה של מקור האלקטרונים קבועה.
ניתן גם להשתמש במשוואת ריצ'רדסון דושמן כדי לקבוע את פונקציית העבודה של דגימה באמצעות שינוי הטמפרטורה שלה. ארגון מחדש של המשוואה נותן <math>\ln(J/T^2) = \ln(A) - W/kT </math>. הקו שמופק בהצגה של <math>W/k</math> כתלות ב-<math>1/T</math> יהיה בעל שיפוע של <math>W/k</math> ויאפשר לקבוע את פונקציית העבודה של הדגימה.
===פונקציות עבודה של יסודות===
{{להשלים|נושא=מדעי הטבע}}
== ראו גם ==
שורה 55 ⟵ 50:
* [[פוטנציאל כימי]]
* [[אנרגיית יינון]]
{{בקרת זהויות}}
[[קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה]]
[[קטגוריה:פיזיקה של מצב מוצק]]
| |||