Работа выхода электронов из металла и потенциал ионизации металлического кластера, содержащего вакансии

В. В. Погосов, В. И. Рева

Запорожский национальный технический университет, ул. Жуковского, 64, 69063 Запорожье, Украина

Получена: 05.11.2016. Скачать: PDF

Предлагается метод, в котором комбинируются самосогласованные решения для моновакансии в металле без учёта внешней поверхности и решение в модели стабильного желе для металла с однородным объёмом и плоской поверхностью, но с плотностью, пониженной вследствие наличия сверхрешётки дырок-вакансий с относительной концентрацией $c_{\textrm{v}}$. Используя $c_{\textrm{v}}$ в качестве малого параметра, все энергетические характеристики раскладываются в функциональный ряд. Нулевые члены разложения относятся к бездефектному металлу, а линейные по $c_{\textrm{v}}$ поправки выражены через его характеристики. Предлагается последовательная процедура нахождения потенциала ионизации большого металлического кластера радиуса $R_{N\textrm{,v}}$, состоящего из $N$ атомов и содержащего $N_{\textrm{v}}$ вакансий. В приближении эффективной среды для энергии основного состояния электронов построена теория возмущения по малым параметрам $R_{\textrm{v}}/R_{N\textrm{,v}}$ и $L_{\textrm{v}}/R_{\textrm{v}}$ ($R_{\textrm{v}}$ и $L_{\textrm{v}}$ — среднее расстояние между вакансиями и длина рассеяния электрона на вакансии соответственно). Полученные аналитические зависимости могут быть полезными при проведении анализа результатов фотоионизационных экспериментов и для определения размерной зависимости концентрации вакансий, в том числе вблизи температуры плавления.

Ключевые слова: металл, кластер атомов, вакансия, метод функционала плотности, модель стабильного желе, теория возмущения, работа выхода, потенциал ионизации.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v39/i03/0285.html

PACS: 32.10.Hq, 36.40.Vz, 65.40.gh, 71.15.Mb, 73.22.Dj, 73.30.+y, 73.61.At


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. R. S. Berry and B. M. Smirnov, ЖЭТФ, 125, № 2: 414 (2004). Crossref
  2. R. S. Berry and B. M. Smirnov, Phys. Rep., 527, No. 4: 205 (2013). Crossref
  3. А. В. Бабич, В. В. Погосов, В. И. Рева, ФТТ, 57, № 11: 2081 (2015).
  4. C. Hock, C. Bartels, S. Straßburg, M. Schmidt, H. Haberland, B. von Issendorff, and A. Aguado, Phys. Rev. Lett., 102: 043401 (2009). Crossref
  5. C. C. Yang and S. Li, Phys. Rev. B, 75: 165413 (2007). Crossref
  6. G. Guisbiers, Nanoscale Res. Lett., 5: 1132 (2010). Crossref
  7. G. A. Breaux, C. M. Neal, B. Cao, and M. F. Jarrold, Phys. Rev. Lett., 94, No. 17: 173401 (2005). Crossref
  8. A. K. Starace, B. Cao, O. H. Judd, I. Bhattacharyya, and M. F. Jarrold, J. Chem. Phys., 132: 034302 (2010). Crossref
  9. C. Bréchignac, Ph. Cahuzac, J. Leygnier, and J. Weiner, J. Chem. Phys., 90: 1492 (1989). Crossref
  10. U. Ray, M. F. Jarrold, J. E. Bower, and J. S. Kraus, J. Chem. Phys., 91, No. 5: 2912 (1989). Crossref
  11. C. Bréchignac, H. Busch, Ph. Cahuzac, and J. Leygnier, J. Chern. Phys., 101, No. 8: 6992 (1994). Crossref
  12. A. Halder and V. V. Kresin, J. Chem. Phys., 143, No. 16: 164313 (2015). Crossref
  13. M. Seidl, J. P. Perdew, M. Brajczewska, and C. Fiolhais, J. Chem. Phys., 108, No. 19: 8182 (1998). Crossref
  14. В. В. Погосов, Введение в физику зарядовых и размерных эффектов. Поверхность, кластеры, низкоразмерные системы (Москва: Физматлит: 2006).
  15. А. В. Бабич, П. В. Вакула, В. В. Погосов, ФТТ, 56: № 5: 841 (2014).
  16. I. T. Iakubov and V. V. Pogosov, Physica A, 214, No. 2: 287 (1995). Crossref
  17. A. Kiejna and V. V. Pogosov, J. Phys.: Condens. Matter, 8, No. 23: 4245 (1996). Crossref
  18. J. P. Perdew, H. Q. Tran, and E. D. Smith, Phys. Rev. B, 42, No. 18: 11627 (1990). Crossref
  19. V. V. Pogosov, Solid State Commun., 89, No. 12: 1017 (1994). Crossref
  20. C. Freysoldt, B. Grabowski, T. Hickel, J. Neugebauer, G. Kresse, A. Janotti, and C. G. Van de Walle, Rev. Mod. Phys., 86, No. 1: 253 (2014). Crossref
  21. М. А. Штремель, Прочность сплавов. Дефекты решётки (Москва: Металлургия: 1982).
  22. E. M. Gullikson and A. P. Mills, Jr., Phys. Rev. B, 35, No. 16: 8759 (1987). Crossref
  23. V. V. Pogosov, W. V. Pogosov, and D. P. Kotlyarov, ЖЭТФ, 117, № 5: 1043 (2000). Crossref
  24. В. В. Погосов, ФТТ, 35, № 4: 1010 (1993).
  25. B. E. Springett, M. H. Cohen, and J. Jortner, Phys. Rev., 159, No. 1: 183 (1967). Crossref
  26. I. T. Iakubov and V. V. Pogosov, J. Chem. Phys., 106, No. 6: 2306 (1997). Crossref
  27. J. Bardeen, J. Chem. Phys., 6, No. 7: 367 (1938). Crossref
  28. M. H. Cohen and F. S. Ham, J. Phys. Chem. Sol., 16, Nos. 3–4: 177 (1960). Crossref
  29. M. J. Stott and P. Kubica, Phys. Rev. B, 11, No. 1: 1 (1975). Crossref
  30. T. P. Martin, Phys. Rep., 273, No. 4: 199 (1996). Crossref
  31. W. A. de Heer, Rev. Mod. Phys., 65, No. 3: 611 (1993). Crossref
  32. M. Brack, Rev. Mod. Phys., 65, No. 3: 677 (1993). Crossref
  33. M. A. Hoffmann, G. Wrigge, and B. von Issendorff, Phys. Rev. B, 66, No. 4: 041404 (2002). Crossref
  34. P. Ziesche, J. P. Perdew, and C. Fiolhais, Phys. Rev. B, 49, No. 12: 7916 (1994). Crossref
  35. J. A. Alonso and N. H. March, Surf. Sci., 160, No. 2: 509 (1985). Crossref