Austrittsarbeit

Beta · Anmeldungsdatum: 26.05.2007 Beiträge: 9

Hallo zusammen,
ich hätte eine Frage bzgl. der Austrittsarbeit von Metallen/Halbleitern.
Bei Metallen beschreibt die Austrittsarbeit einen Übergang vom Ferniniveau zum Vakuumniveau und deshalb die benötige Energie zur Entfernung eines Elektrons aus dem Festkörper.
Bei Halbleitern sind ja aber am Ferniniveau keine elektronischen Niveaus vorhanden. Welche physikalische Bedeutung hat hier die Austrittsarbeit?

Grüße
beta

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18062

Es handelt sich dabei um die Energiedifferenz zwischen Vakuumniveau und Oberkante des Valenzbandes.

Beta · Anmeldungsdatum: 26.05.2007 Beiträge: 9

Nein, also die Austrittsarbeit beschreibt die Differenz Ferminiveau/Vakuumniveau. Die Differenz Valenzbandoberkante/Vakuumniveau ist das Ionisationspotential. Im Fall eines Metalls sind beide quasi identisch.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18062

Die Austrittsarbeit im Falle des Photoeffektes bezeichnet die Energie, die du aufwenden musst, um ein Elektron durch Photoeffekt herauszulösen. Dabei kannst du offensichtlich nur ein Elektron herauslösen, das auch da ist. In der Bandlücke bei der Fermienergie ist keines - also muss es das oberste des Valenzbandes sein.

Natürlich entspricht das einer "Ionisation".

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18062

Bei Wikipedia findet man

Die Austrittsarbeit (oder Auslösearbeit, Ablösearbeit) ist die Arbeit, die mindestens aufgewandt werden muss, um ein Elektron aus einem ungeladenen Festkörper zu lösen.

und

Im Gegensatz dazu ist die Austrittsarbeit die generell minimale Energie für den Austritt eines Elektrons, also die Energie beim Herausholen eines Elektrons aus dem Ferminiveau.

Letzteres ist m.E. nur für Metalle korrekt.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18062

Dann findet man bei http://www.wissenschaft-online.de/abo/lexikon/physik/1067 die Definition

Austrittsarbeit, die Energie, die ein Elektron beim Verlassen eines Festkörpers aufbringen muß. Die Austrittsarbeit ist definiert als die Differenz zwischen dem Vakuumniveau und der Fermi-Energie des Festkörpers. Da das Fermi-Niveau bei Halbleitern i.a. in der Bandlücke (Energielücke) liegt, in der keine elektronischen Zustände vorhanden sind, werden dort zusätzlich die Elektronenaffinität und die Ionisierungsenergie angegeben.

die letztlich besagt, dass die Definition mittels Fermienergie für Halbleiter nicht taugt.