- РАБОТА ВЫХОДА
- РАБОТА ВЫХОДА
-
энергия Ф, к-рую необходимо затратить для удаления эл-на из твёрдого или жидкого в-ва в вакуум (в состояние с равной нулю кинетич, энергией). Р. в. Ф=еj, где j — потенциал Р. в., е — абс. величина электрич. заряда электрона. Р. в. равна разности между мин. энергией эл-на в вакууме и Ферми энергией эл-нов внутри тела. Если электростатич. потенциалы в вакууме jвак, в толще в-ва jоб, а ?F — энергия Ферми, отсчитываемая от энергии неподвижного эл-на в точке вакуума, где потенциал равен jвак, то Р. в. (в случае однородной поверхности)Ф=e(jоб-jвак)-?F.В приповерхностной области любого тела образуется двойной электрич. слой. Он возникает даже на идеально чистой поверхности кристалла в результате того, что «центр тяжести» плотности эл-нов в поверхностной крист. ячейке не совпадает с плоскостью, в к-рой расположены ионы. При этомjвак-jоб=4pPS.где PS — дипольный момент двойного слоя, приходящийся на ед. площади поверхности (РS>0, если дипольный момент направлен наружу). Р. в.— характеристика поверхности тела: грани одного и того же кристалла, образованные разными кристаллографич. плоскостями или покрытые разными в-вами, имеют разные РS и разную Р. в. Вблизи этих поверхностей jвак также не совпадают и между поверхностями возникают контактная разность потенциалов и электростатич. поле.В металлах при низких темп-рах уровень Ферми совпадает с самым высоким заполненным энергетич. уровнем эл-нов и Р. в. имеет смысл наименьшей энергии, требуемой для удаления эл-на в вакуум. В полупроводниках такой смысл Р. в. придавать нельзя. В металлах двойной электрич. слой сосредоточен на самой поверхности и толщина его — порядка межатомного расстояния. В ПП заряд одного знака находится на поверхности (эл-ны или дырки в поверхностных состояниях), а заряд противоположного ' знака распределён в слое, толщина к-рого зависит от концентраций примесей и темп-ры и может достигать многих тыс. межатомных расстояний.РАБОТА ВЫХОДА (в эВ) НЕКОТОРЫХ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕТАЛЛОВ
Р. в. может быть сильно изменена адсорбцией разл. атомов или молекул на поверхности (адсорбированные ч-цы изменяют РS). Атомы металлов с малой энергией ионизации (напр., Cs) при адсорбции приобретают дипольный момент, направленный в сторону вакуума, и снижают Р. в. Покрытие Cs уменьшает Р. в. для нек-рых металлов и ПП до 1 эВ (4—6 эВ в отсутствие Cs, см. табл.).В ПП с гомополярными межатомными связями (Ge, Si и т. п.) Р. в. практически не изменяется даже при сильном изменении ?F в объёме кристалла (при изменении темп-ры или введении примеси): изменение ?F вызывает такое изменение заполнения поверхностных состояний эл-нами и, следовательно, такое изменение jоб — jвак, к-рое компенсирует изменение ?F. Плотность состояний на чистых поверхностях ионных ПП в области запрещённой зоны невелика и допускает изменение Р. в. с изменением положения уровня Ферми в объёме ПП (напр., введением примесей).Абс. величину Р. в. измеряют по кол-ву теплоты, к-рое нужно подводить к телу при отборе из него термоэмиссионного тока (см. ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ), чтобы темп-ра тела оставалась неизменной; по температурной зависимости и полной величине термоэмиссионного тока, а в металлах и вырожденных ПП — также по красной границе фотоэлектронной эмиссии. Контактная разность потенциалов Uк двух тел равна разности их Р. в.; измеряя Uк между исследуемой поверхностью и эталонной, находят и Р. в. первой.
Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.
- РАБОТА ВЫХОДА
-
- энергия, к-рая затрачивается твёрдым или жидким телом при тепловом возбуждении электрона этого тела в вакуум (в состояние с равной нулю кинетич. энергией). Р. в. равна разности двух энергий: 1) энергии покоящегося электрона, находящегося в такой точке вне тела, к-рая, с одной стороны, удалена от поверхности тела на расстояние, во много раз превышающее межатомные расстояния, а с др. стороны, гораздо ближе к рассматриваемой поверхности тела, чем к др. телам и к краю этой поверхности (в частности, эта точка должна быть далека от края рассматриваемой кристаллич. грани); 2) эл.-хим. потенциала электронов в рассматриваемом теле, к-рый в состоянии термодинамич. равновесия одинаков во всех точках тела. Если эл.-статич. потенциал в вакууме в указанной точке равен f вак, в объёме тела -
- ферми-энергия электронов (уровень их хим. потенциала), 
- эл.-хим. потенциал электронов в рассматриваемом теле, то Р. в. равна 
Осн. часть Р. в. представляет собой энергию связи электрона в твёрдом теле с атомными ядрами и др. электронами и аналогична энергии ионизации атомов и молекул. Однако есть ещё вклад в Р. в., связанный с наличием в приповерхностной области любого тела двойного электрич. слоя. Он возникает даже на идеально правильной и чистой поверхности кристалла в результате того, что "центр тяжести" плотности электронов в приповерхностной кристаллич. ячейке не совпадает с плоскостью, в к-рой расположены ионы. При этом разность
где Ps- дипольный момент двойного слоя, приходящийся на единицу площади поверхности (Ps> 0, если дипольный момент направлен наружу). Толщина двойного слоя в металлах и аналогичного двойного слоя в полупроводниках порядка межатомных расстояний. В полупроводниках вблизи поверхности помимо этого возникает ещё двойной слой в виде области пространственного заряда, толщина к-рой может достигать тысяч межатомных расстояний.Р. в.- характеристика поверхности тела. Грани одного и того же кристалла, образованные разными кристаллографич. плоскостями или покрытые разными веществами, имеют разные величины Р s и потому разные Р. в. Потенциалы f вак этих поверхностей разные (каждый из этих потенциалов определяется в точке, близкой к соответствующей поверхности), поэтому между поверхностями возникают контактная разность потенциалов и соответствующее эл.-статич. поле.
Р. в. может быть сильно изменена адсорбцией разл. атомов или молекул на поверхности (адсорбиров. частицы изменяют величину Ps )даже в том случае, когда объёмные свойства тела неизменны. Атомы металлов с малой энергией ионизации, напр. Cs, снижают Р. в.- в нек-рых полупроводниках до величин - 1 эВ (см., напр., табл.).
Если на поверхности полупроводника нет поверхностных состояний[напр., поверхности (110) GaAs и InP], то при изменении уровня Ферми
в объёме (при легировании полупроводника или изменении темп-ры) изменяется и Р. в.- в соответствии с ф-лой (1). Однако при большой плотности поверхностных состояний (как, напр., у Ge, Si) изменение 
вызывает такое изменение 
к-рое компенсирует изменение 
так что Р. в. оказывается нечувствительной к изменениям 
в объёме полупроводника.Р. в. определяет величину и температурную зависимость тока термоэлектронной эмиссии. В зависимости от того, в каких условиях происходит эмиссия электронов - адиабатических или изотермических, с Р. в. совпадает изменение внутр. энергии или соответственно свободной энергии тела, связанное с испусканием одного электрона.
Мин. энергия, требуемая для эмиссии электрона при фотоэлектрич. эффекте, при вторичной электронной эмиссии, когда эмиссия происходит не в результате спонтанного теплового возбуждения за счёт внутр. энергии тела, а под действием внеш. источника (света, быстрого электрона), в общем случае отличается от Р. в., к-рую поэтому для определённости называют термоэлектронной Р. в. В металлах и сильно легированных (вырожденных) полупроводниках, в к-рых верх. уровень заполненных электронами состояний совпадает с
фотоэлектрич. Р. в. совпадает с термоэлектронной Р. в. Но в сравнительно чистых полупроводниках верхний заполненный уровень совпадает с краем валентной зоны, к-рый во мн. случаях ниже 
вследствие чего фотоэлектрич. Р. в. больше термоэлектронной Р. в.Р. в. измеряют по температурной зависимости и по величине термоэмиссионного тока; в металлах и вырожденных полупроводниках - по красной границе внеш. фотоэффекта. Контактная разность потенциалов UK двух тел равна разности их Р. в.; измеряя UK между исследуемой поверхностью и эталонной, Р. в. к-рой известна, находят Р. в. первой.
Работа выхода (в эВ) некоторых поликристаллических металлов, полупроводников и отдельных граней монокристалла вольфрама
Li
2,38
Fe
4,31
Си
4,40
Ge 4,76
Ni(Cs)
1,37
К
2,22
Cr
4,58
Ag
4,3
Si 4,8
W (110)
5,3
Cs
1,81
Co
4,41
Аи
4,30
Ag20(Cs)
W (111)
0,75
4,4
Ni
4,50
Mn
3,83
W
4,54
Ta(Cs) l,1
W (100)
4,6
Примечание. (Cs) обозначает покрытие цезием.
Лит.: Фоменко B.C., Эмиссионные свойства материалов, Справочник, 4 изд.. К., 1981; Добрецов Л. H., Го-моюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Ривьере X., Работа выхода. Измерения и результаты, в сб.: Поверхностные свойства твердых тел, под ред. М. Грина, пер, с англ., М., 1972. Ш. М. Поган.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
.
