ARUPS
ARUPS (Angle resolved ultraviolet photoemission spectroscopy)
(Angle resolved ultraviolet photoemission spectroscopy)
Tecnica spettroscopica impiegata per la determinazione della struttura a bande di un materiale e per l’identificazione delle specie molecolari presenti sulla sua superficie. La spettroscopia di fotoemissione è basata sulla determinazione dello spettro di energia degli elettroni emessi da un solido per effetto fotoelettrico. Inviando su un solido un fascio monocromatico di fotoni del lontano ultravioletto o del campo dei raggi X è possibile misurare le energie cinetiche degli elettroni fotoemessi per mezzo di opportuni analizzatori. Il numero di tali elettroni in funzione della rispettiva energia cinetica riproduce abbastanza fedelmente la densità degli stati elettronici iniziali e fornisce informazioni sulla struttura delle bande energetiche del solido e della sua superficie. Gli elettroni che non subiscono processi di diffusione multipla provengono dagli strati superficiali: il metodo della fotoemissione è perciò particolarmente sensibile alla struttura elettronica delle superfici. Si è soliti suddividere la spettroscopia di fotoemissione a seconda dell’energia dei fotoni impiegati: si parla di Ultraviolet photoemission spectroscopy (UPS) per energia dei fotoni compresa tra pochi eV e alcune centinaia di eV e di X-ray photoemission spectroscopy (XPS) per energia superiore al keV. La XPS è talvolta indicata con la sigla ESCA (Electron spectroscopy for chemical analysis) per evidenziarne le grandi potenzialità per l’analisi chimica. La UPS è in grado di dare informazioni sulla struttura della banda di valenza dei solidi e sugli stati di superficie associati alla banda proibita principale; la XPS interessa gli elettroni degli strati più interni dell’atomo e pertanto fornisce un metodo molto sensibile per analizzare il contenuto di impurezze di una superficie. Studiando anche la distribuzione angolare dei fotoelettroni si ottiene una variante della tecnica UPS detta spettroscopia di fotoemissione risolta in angolo (ARUPS, Angle resolved ultraviolet photoemission spectroscopy), con la quale è possibile determinare la struttura degli stati elettronici di superficie. Con la ARUPS è possibile ricavare sperimentalmente le curve di dispersione, grazie alla variazione del vettore d’onda degli elettroni (parallelo alla superficie), in funzione dell’angolo d’incidenza dei fotoni. La spettroscopia di fotoemissione ha ricevuto notevole impulso dalla crescente disponibilità di sorgenti di radiazione di sincrotrone.