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   1 \chapter{Overview of Theory}
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   3 I will use this section to introduce general concepts of solid state physics. The Experimental Methods section will concentrate on the theory of each method, and how this relates to the overall theory.
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   5 \begin{itemize}
   6         \item {\bf What a nanostructured film is, how it differs from the bulk material}
   7         \begin{itemize}
   8                 \item The surface of a solid is the interface for physical/chemical interactions with it's surrounding environment
   9                 \item The physical and chemical properties of a material are largely determined by the electron spectra at the surface
  10                 \begin{itemize}
  11                         \item Electron spectra is determined by the lattice potential
  12                         \item Characterised by
  13                         \begin{enumerate}
  14                                 \item Band structure of energy states - due to periodic lattice potential
  15                                 \item Density of States
  16                         \end{enumerate}
  17                         \item Surface differs from bulk due to
  18                         \begin{enumerate}
  19                                 \item Termination of periodic lattice
  20                                 \item Adsorbed particles on surface (thin films)
  21                                 \item Relocation of lattice sites near the surface
  22                         \end{enumerate}
  23                         \item Band structure for Metal's vs Semi-conductors
  24                         \begin{enumerate}
  25                                 \item Metals:
  26                                 \item Semiconductors:
  27                         \end{enumerate}
  28                 \end{itemize}
  29
  30
  31         \end{itemize}
  32         \item {\bf Surface Plasmons}
  33         \begin{itemize}
  34                 \item A collective oscillation of the electron gas in a metal
  35                 \item Surface plasmons are confined to the surface region; 2 dimensional, differs from bulk plasmons
  36                 \begin{itemize}
  37                         \item In nanostructured materials, plasmons can be localised
  38                 \end{itemize}
  39                 \item Bohms and Ritchie
  40                 \item Past studies at CAMSP and UWA
  41                 \item May be caused due to excitations from
  42                 \begin{enumerate}
  43                         \item Electrons - refer to next section
  44                         \item Photons
  45                         \begin{itemize}
  46                                 \item Only light polarised in the plane of the surface can excite plasmons
  47                                 \item Need to provide an extra wavevector to ``match'' the momenta of the photon and plasmon
  48                                 \item Possibility for rough structure of metallic films to provide this wavevector
  49                                 \begin{itemize}
  50                                         \item Refer to papers on ``artificially'' blackened films
  51                                         \item Similar topic to Nikita's thesis; look at some of his references
  52                                 \end{itemize}
  53                         \end{itemize}
  54                 \end{enumerate}
  55         \end{itemize}
  56         \item {\bf Interactions between Electrons and Metallic Thin Films}
  57         \begin{enumerate}
  58                 \item Electron-Surface Interaction
  59                 \begin{itemize}
  60                         \item How an incoming electron interacts with the surface as a whole
  61                         \item Elastic reflection from potential barrier
  62                         \item Phonon vibrations of lattice (quasi-elastic - low energy losses)
  63                 \end{itemize}
  64                 \item Electron-Electron Interaction
  65                 \begin{itemize}
  66                         \item Inelastic scattering processes determined by interaction of primary electron with the electron gas
  67                         \item Low energy interactions (focus of low energy TCS)
  68                         \begin{itemize}
  69                                 \item Outer electron transitions between valence and conduction band (result of interaction between primary electron and an individual bound electron)
  70                                 \item Plasmon excitation (result of interaction between incoming electron and the electron gas as a whole)
  71                         \end{itemize}
  72                         \item Higher energy interactions (focus of other forms of 2nd Electron Spectroscopy)
  73                         \begin{itemize}
  74                                 \item Auger processes due to excitation of inner band electrons
  75                                 \item ``True'' secondary electrons; bound electrons given sufficient energy to leave the surface
  76                         \end{itemize}
  77                 \end{itemize}
  78                 \item General structure of secondary electron energy distribution (not investigated by TCS)
  79                 \item Mention that secondary electrons have an angular distribution (not investigated by TCS)
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  81         \end{enumerate}
  82 \end{itemize}