Låser op for det fulde potentiale af Auger-elektronspektroskopi

Auger-elektronspektroskopi (AES) er en utrolig nyttig teknik til at sondere materialeprøver - men nuværende antagelser om processen ignorerer nogle af de vigtige tidsafhængige effekter, den involverer. Indtil videre har dette resulteret i alt for forenklede beregninger, som i sidste ende har forhindret teknikken i at nå sit fulde potentiale.

I en undersøgelse offentliggjort i The European Physical Journal Plus Alberto Noccera ved University of British Columbia, Canada, udviklede sammen med Adrian Feiguin ved Northeastern University, USA en ny beregningsmetode, som tilbyder en mere præcis teoretisk beskrivelse af AES-processen, samtidig med at dens tidsafhængighed tages i betragtning. Deres metode kan hjælpe forskere med at forbedre deres kvalitet af materialeanalyse på tværs af en bred vifte af felter:herunder kemi, miljøvidenskab og mikroelektronik.

I Auger-processen bliver en elektron i den indre skal i første omgang sparket ud af sit atom, ofte gennem et stød med en energisk lysimpuls. Bagefter bliver den ledige plads, den efterlader, udfyldt af en elektron med ydre skal.

Når denne elektron hopper mellem skaller, overføres noget af dens overskydende energi til en anden ydre-skalelektron, som efterfølgende udstødes fra atomet som en Auger-elektron. Da Auger-elektronernes energispektre i høj grad afhænger af atomare strukturer, kan AES bruges som en nøjagtig sonde af grundstofsammensætning i materialeprøver.

I øjeblikket antages det generelt, at den energi, der tildeles atomet under processen, øjeblikkeligt omfordeles, efter at den indledende elektron i den indre skal er udstødt. Dette ignorerer imidlertid elektronernes bevægelser omkring den indledende ledige plads i tiden efter udstødningen, og hvordan denne proces varierer med varigheden af ​​den indledende lysimpuls.

I deres undersøgelse udviklede Noccera og Feiguin en mere sofistikeret beregningsmetode:i betragtning af, hvordan elektronladninger og excitationer omarrangeres over tid med varierende lyspulsvarigheder, og den resulterende effekt på energiomfordeling i hele atomet.

Til gengæld giver duoen et mere præcist billede af Auger-elektronens energispektrum. Efter at have testet deres tilgang på et modelsystem, er de nu overbeviste om, at det kan hjælpe forskere i fremtidige undersøgelser med at frigøre det fulde potentiale af AES.

Flere oplysninger: Alberto Nocera et al., Auger-spektroskopi ud over den ultrakorte tilnærmelse af afslapningstid til kernehul, The European Physical Journal Plus (2023). DOI:10.1140/epjp/s13360-023-04717-4

Leveret af SciencePOD