負の電子親和力を持つGaAS光電面の光電子放出機構に関する研究

负电子亲和势GaAS光电阴极光电子发射机理研究

• 批准号: 05855006
• 负责人: 和田 達明
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855006/
• 关键词: NEA; GaAs; 強結合近似; 光電子放出

NEA-CaAs光電面はアルカリ金属と酸素の共吸着系なので、先ずアルカリ金属吸着系の電子状態を明らかにする必要がある。しかし、アルカリ金属の吸着位置や電子状態等もまだ良く理解されていないので、最初にCaAs表面の電子状態を計算した。その際、表面のユニットセルは大きいほうが良く、計算が比較的簡単な強結合近似を用いた。また波数空間法と実空間法を併用した。実空間法であるRecursion法やモーメント法は、隣接原子からの寄与を順次繰り込む手法である。本研究では、CaAs結晶のN番目の隣接原子までの構造モデルを生成し、そのモーメントを計算する解析的方法と数値計算を併用したプログラムを開発した。構造モデルの可視化も行なえ、さらにモーメントから最大エントロピー法を用いて局所電子状態密度を求めるプログラムを作成した。しかし、モーメントの最大次数が約15以上で数値的不安定性(単なる桁落ちではない!)により正しい解が得られないことが分かった。表面平行方向に波数空間法を適用した強結合近似モデルにより、CaAs(110)表面の電子状態の計算を行い、bulkバンド状態や表面の一電子描像がえられた。アルカリ金属吸着によりGaのダングリングボンドに起因する電子局在が起こり、Mott-Hubbard絶縁体移転する可能性があることが分かった。以上の結果は、第41回応用物理学関係連合講習会(講演番号30aQ1)にて発表する予定である。最近のSTMによるアルカリ金属吸着系の観察により、理論と比較する実験データが出始め、この系に対する研究が益々活発になると思われる。このアルカリ金属吸着系を基に、今後もNEA-GaAs光電面のモデル計算を進めて行く。特に、電子が局在している場合の光電子放出について調べる予定である。

由于NEA-CaAs光阴极是碱金属和氧的共吸附系统，因此首先需要澄清碱金属吸附系统的电子态。然而，由于碱金属的吸附位置和电子态仍然不太清楚，我们首先计算了CaAs表面的电子态。当时我们使用了强耦合近似，计算起来相对容易，因为表面上的晶胞越大越好。此外，还结合使用了波数空间法和实空间法。递归法和矩法是实空间方法，是顺序重整相邻原子的贡献的方法。在这项研究中，我们开发了一个程序，结合了分析方法和数值计算，生成 CaAs 晶体直至第 N 个相邻原子的结构模型并计算其矩。我们还可以可视化结构模型，并且我们还创建了一个程序，使用最大熵方法从时刻计算局域电子态密度。然而，我们发现，当矩的最大阶数约为 15 或更高时，由于数值不稳定（不仅仅是失序！），无法获得正确的解。采用波数空间方法，采用强耦合近似模型计算了CaAs(110)表面平行方向的电子态，得到了表面的体能带态和单电子图像。研究发现，碱金属的吸附会因Ga悬挂键而导致电子局域化，这可能导致莫特-哈伯德绝缘体转移。上述结果计划在第41届应用物理联合研讨会（讲座号30aQ1）上公布。最近使用STM对碱金属吸附系统的观察已经开始提供与理论比较的实验数据，并且对该系统的研究预计将变得更加活跃。基于该碱金属吸附系统，我们将继续进行NEA-GaAs光电阴极的模型计算。特别是，我们计划研究电子局域化时的光电子发射。