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index 599d560..01c0a76 100644 (file)
 \section{Overview of Theory}
 Summarise the literature, refer to past research etc
 
-\subsection{Electron structure of surface}
+\subsection{Electron Spectra of a Surface}
 \begin{itemize}
-       \item Overview of electron spectrum properties
+       \item Description of the near surface region
        \begin{itemize}
-               \item Density of states $n(E)$
-               \item Energy band structure $E(\vect{k})$
-       \end{itemize}
-       \item Properties of surface region
-       \begin{itemize}
-               \item Difference between potential of surface and bulk
+               \item All real solids occupy finite volumes in space.
+               \item The surface of a solid is important because interactions between the solid and its surroundings occur in the near surface region.
+               \item Characterised physically by:
                \begin{itemize}
-                       \item Change between the two limits in the ``near-surface'' region
+                       \item Termination of periodic crystal lattice
+                       \item Violation of geometric order
+                       \item Distortion of interatomic distances and hence interaction forces
+                       \item There is a transition ``near surface'' region between bulk and surface properties, roughly 5 atomic distances. 
                \end{itemize}
-               \item Theoretical models for the potential, 1D vs 3D
+               \item Potential seen by an electron at a surface can differ greatly from the bulk
+               \item $\implies$ the electron spectra of the near surface region differs from the bulk spectra
+               \item Simplest case: Step potential at surface
                \begin{itemize}
-                       \item Simplest case is a step potential.
-                       \item Various improvements on this model, discussed in Komolov's book.
+                       \item Metal & Semiconductor
+               \end{itemize}
+               \item In reality, 
+               
+       \end{itemize}
+
+       \item The Electron Spectra
+       \begin{itemize}
+               \item Electron Spectra describes the energy eigenstates for an electron in a Bulk or Surface potential
+               \item Characterised by 
+               \begin{enumerate}
+                       \item Energy dispersion $E(\vect{k})$
                        \begin{itemize}
-                               \item Possibly adapt CQM project to model these potentials, if I get time
+                               \item Dependence of Energy on electron wave vector
+                               \item Obtained theoretically by solving Scrhrodinger's Equation
+                               \item For a free electron gas, $E = \frac{\hbar^2 k^2}{2m}
+                               \item Periodic potential in bulk solid leads to band gap structure of $E(\vect{k})$
+                               \item Periodic potential $\implies$ E is periodic. Only needs to be defined in first Brillouin zone.
                        \end{itemize}
-               \end{itemize}
-               \item Limitations of theoretical models
-               \begin{itemize}
-                       \item Real surface is not a step potential
-                       \item Adsorption of foreign particles onto the surface also plays a large role in determining the electron spectrum.
-               \end{itemize}
+                       \item Density of States $N(E)$
+                       \begin{itemize}
+                               \item $N(E) = \frac{\Delta N}{\Delta E} = \frac{1}{4\pi^3}\int_S\left(\der{E}{k}\right)^{-1} dS$
+                               \item Integral is in momentum space over the isoenergetic surface of energy $E$
+                               \item For a free electron gas, $N(E) = $
+                       \end{itemize}
+               \end{enumerate}
        \end{itemize}
+
+       \item Surface states
+       \begin{itemize}
+               \begin{enumerate}
+                       \item Tamm States: Periodic potential in solid, free space outside, jump at surface
+                       \begin{itemize}
+                               \item Energy eigenvalues lie in the forbidden band of the bulk spectra
+                               \item Attenuation of eigenvalues from surface to vacuum, oscillation of state within surface
+                               \item Max electron density occurs on the crystal surface
+                       \end{itemize}
+                       \item Shockley states: Potential of surface and bulk cells equal
+                       \begin{itemize}
+                               \item Corresond to free valences (dangling bonds) at the surface
+                       \end{itemize}
+               \end{enumerate}
+               \item Tamm and Shockley states arise from two extreme models (large change and small change respectively between bulk and surface). In reality, a combination of Tamm and Shockley states appear.
+               \item These states arise from termination of the lattice; but the surface cells are assumed undistorted
+               \item In reality surface cells are distorted by relaxation and reconstruction of the surface
+       \end{itemize}
+
        \item Main reference: Komolov "Total Current Spectroscopy"
        \item "Solid State Physics" textbooks and "Electron Spectroscopy" textbooks 
 \end{itemize}
@@ -213,7 +250,10 @@ I really think I should actually find plasmonic effects before writing too much
 
 \subsection{Total Current Spectroscopy}
 \begin{itemize}
-       \item Overview of technique
+       \item 
+       \item Total Current Spectroscopy methods measure the total current of secondary electrons as a function of primary electron energy.
+       \item These methods are distinguished from ``differential'' methods (such as Auger electron spectroscopy and energy loss spectroscopy) which measure the secondary electron spectrum at a fixed primary electron energy.
+       \item 
        \begin{itemize}
                \item Low energy beam of electrons incident on sample
                \item Measure slope of resulting I-V curve

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