Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB

2.2 Röntgen-Photoelektronenspektroskopie
chenen Anfangs- und Endzustands-Effekte, die für das Auftreten weiterer Peaks im
Spektrum verantwortlich sind, berücksichtigt werden.
Zur Veranschaulichung dieser Endzustands- und Anfangszustands-Effekte werden
im Folgenden die Endzustands-Effekte am Beispiel von Ce 2 O 3 (Ce 3+ ) schematisch
erklärt.
Die Elektronenkonfiguration von Ce 2 O 3 beträgt [Xe](5d6s) 0 4f 1 und im Endzustand
wird durch die Emission eines Photoelektrons das |4f〉-Niveau durch das entstandene
attraktive Potential −U abgesenkt. Dadurch kann die neben der Spin-Bahn-
Aufspaltung zusätzlich auftretende Aufspaltung des Ce 3+ -XPS-Spektrums durch die
folgenden Szenarien, welche in Abb. 2.9 schematisch dargestellt sind, vereinfacht erklärt
werden [80]:
a) Da das |4f〉-Niveau energetisch mit dem O2p-Valenzband überlappt und nur
einfach besetzt ist, kommt es zu einem Übergang von einem Elektron aus der
Oberkante des O2p-Valenzbandes in das abgesenkte |4f〉-Niveau ε f = ε 0 f −U. Der
Endzustand befindet sich somit in der 4f 2 -Konfiguration und das Photoelektron
erhält zusätzliche kinetische Energie.
b) Im zweiten Fall kommt es zu keiner zusätzlichen Besetzung des |4f〉-Niveaus
durch ein Elektron aus dem O2p-Valenzband und das |4f〉-Niveau bleibt deshalb
einfach besetzt. Der Endzustand entspricht daher der 4f 1 -Konfiguration und die
kinetische Energie des Photoelektrons ist mit E (b)
kin = Ekin 0 kleiner als im Fall (a).
Abb. 2.9
Schematische Darstellung
der Anfangs- und Endzustände
bei der Photoemission
aus dem Ce3d-Niveau
von Ce 2 O 3 . Grundzustand:
Das |4f〉-Niveau mit der
Energie ε 0 f ist mit einem
Elektron besetzt. a) Das
|4f〉-Niveau wird im Endzustand
auf die Energie ε f
abgesenkt und es kommt
zu einer zusätzlichen Besetzung
durch ein Elektron
aus dem O2p-Valenzband.
b) Das |4f〉-Niveau bleibt
trotz energetischer Absenkung
im Endzustand einfach
besetzt. (nach [62])
U
0 1
Ɛ
f
|4f >
O2p-Valenzband
Anfangszustand
a) |4f 2 > b) |4f 1 >
Endzustand
E F
Ɛ f
Ɛ c
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