¿Por qué la función de trabajo local es mucho menor que la función de trabajo?

Question

He estado tratando de entender la diferencia entre la función de trabajo de un metal y la función de trabajo local.

Hice algunos experimentos para encontrar la función de trabajo local del grafito utilizando un STM y encontré valores de ~0,3-0,7 eV. Sin embargo, la función de trabajo del Grafito es de ~4eV. Los valores de la literatura indican que mis resultados experimentales son correctos.

Algunas investigaciones me llevan a estas definiciones en un sitio web:

Función de trabajo: La función de trabajo corresponde a la energía mínima necesaria para extraer un electrón del metal

Función de trabajo local: La función de trabajo local, que se define como la energía necesaria para llevar un electrón desde el nivel de Fermi hasta una posición determinada fuera del metal.

Francamente, no veo ninguna diferencia entre estas dos definiciones. Hay que reconocer que mis conceptos en Física del Estado Sólido son poco sólidos. ¿Cuál es la diferencia entre las dos funciones de trabajo? ¿Puede alguien aclararlo, sin asumir que sé demasiado sobre los niveles de Fermi?

Answer 1

Pues bien, la función de trabajo local depende en gran medida de la topografía de la superficie, por ejemplo, la concentración densa de escalones provoca una reducción drástica de la función de trabajo local. se puede encontrar una buena lectura aquí . Míralo de esta manera: Así como los niveles de energía en la masa están determinados por la energía potencial de la red (que está determinada por la estructura y los dopantes en la masa), la energía en la superficie está determinada por el potencial de la superficie, que también está determinado por las estructuras superficiales y los posibles contaminantes. Los puntos locales eléctricamente no neutros también curvan las líneas de energía en el espacio de fase (lo que se denomina curvatura de banda).

Un mismo material puede tener valores de función de trabajo local muy diferentes dependiendo de su estructura superficial.

Answer 2

¿Tal vez haya tenido una capa de agua en su muestra? Se sabe que la presencia de agua (u otro líquido*) reduce drásticamente la función de trabajo. En el caso de la capa de líquido, la altura de la barrera de potencial es algo oscilante con el grosor de la capa (es decir, la distancia entre la punta y la muestra en este caso, ya que para el STM el agua formaría un cuello de agua entre las dos) que debería mostrar la ondulación característica de la curva exponencial I(z). Si su curva exponencial sube y baja en la subida, entonces es fuerte indicación de tener una capa de agua (líquido). Yo obtuve una función de trabajo de aproximadamente 0,25 eV en HOPG al medir en aire en lugar de UHV debido al agua en mi muestra.

La rugosidad de la superficie, como se ha mencionado anteriormente, también disminuye la función de trabajo, pero supongo que ha realizado un amplio escaneo de la superficie al entrar en la espectroscopia I(z), para comprobar la planitud?

*¿O sólo líquidos polares? Tendría que comprobarlo.