work function
简介
按经典定义，一个电子从金属的费密能级处移到无穷远处所需的最低能量就是功函数.简言之，是电子的真空能级与费密能级之间的能量差值. 通常以eV表示.功函数在热电子发射、光电子发射，以及接触电势差等现象中早有认识.控制材料的功函数在工程技术中有重要意义，例如热阴极，光阴极等的性能与功函数直接有关. 功函数的值与表面性质有关，同一种金属的不同单晶面，其功函数亦有差别. 表面吸附原子或分子(特别是碱金属的)后，其功函数会急剧改变. 按微观机理考虑，一个电子从具有N个电子的固体中发射到无穷远处就成为有N-1个电子的固体与一个自由电子的系统，二个系统的总能量差，称为化学势，这是功函数的一部分，与表面无关. 固体表面的正电荷与负电荷的空间分布并非完全重合，电子波函数的一小部分会伸入真空的较远处，从而在表面形成偶极矩，成为一个表面势垒，电子渡越表面时须克服这一势垒面作功. 有多种方法可测量功函数.一般认为开尔文法较为可靠. 这是将待测样品作为动态电容器的一个电极，而测量其表面势垒与另一已知功函数的电极的表面势垒的差值(即接触电位差). 理论上，用密度泛函理论可有效地计算金属的功函数，对某些吸附表面亦获得满意的结果. 根据这种理论，应该认为功函数是局域的，换言之，在原子线度内，表面上存在差别较大的功函数. 近年发展的扫描隧道显微术(STM)直接证实了上述观点. 这种方法可有效地测量局域至1nm范围内的功函数变化.