Augerelektronspektroskopi (AES) är en otroligt användbar teknik för att sondera materialprover - men nuvarande antaganden om processen ignorerar några av de viktiga tidsberoende effekterna som den innebär. Hittills har detta resulterat i alltför förenklade beräkningar, som i slutändan har hindrat tekniken från att nå sin fulla potential.

I en studie publicerad i The European Physical Journal Plus Alberto Noccera vid University of British Columbia, Kanada, har tillsammans med Adrian Feiguin vid Northeastern University, USA, utvecklat en ny beräkningsmetod som erbjuder en mer exakt teoretisk beskrivning av AES-processen, samtidigt som dess tidsberoende beaktas. Deras metod skulle kunna hjälpa forskare att förbättra kvaliteten på materialanalys inom ett brett spektrum av områden:inklusive kemi, miljövetenskap och mikroelektronik.

I Auger-processen sparkas en elektron i det inre skalet till en början ut ur sin atom, ofta genom ett slag med en energisk ljuspuls. Efteråt fylls den vakans den lämnar efter sig av en elektron med yttre skal.

När denna elektron hoppar mellan skal, överförs en del av dess överskottsenergi till en annan elektron från det yttre skalet, som sedan stöts ut från atomen som en Auger-elektron. Eftersom energispektra för Auger-elektroner är starkt beroende av atomära strukturer, kan AES användas som en noggrann sond för elementär sammansättning i materialprover.

För närvarande antas det allmänt att energin som tillförs atomen under processen omedelbart omfördelas efter att den initiala elektronen från det inre skalet har stötts ut. Detta ignorerar emellertid elektronernas rörelser som omger den initiala vakansen under tiden efter utstötningen, och hur denna process varierar med varaktigheten av den initiala ljuspulsen.

I sin studie utvecklade Noccera och Feiguin en mer sofistikerad beräkningsmetod:med tanke på hur elektronladdningar och excitationer omarrangeras över tid med varierande ljuspulsvaraktighet, och den resulterande effekten på energiomfördelning genom atomen.

I sin tur ger duon en mer exakt bild av Auger-elektronens energispektrum. Efter att ha testat sitt tillvägagångssätt på ett modellsystem är de nu övertygade om att det kan hjälpa forskare i framtida studier att frigöra den fulla potentialen hos AES.

Mer information: Alberto Nocera et al, Auger-spektroskopi bortom den ultrakorta approximationen av avslappningstiden för kärnhålen, The European Physical Journal Plus (2023). DOI:10.1140/epjp/s13360-023-04717-4

Tillhandahålls av SciencePOD