基于 X 射线光电子能谱与第一性原理计算的 Beta-Ta 薄膜电子结构
材料科学
2018-11-27 v1 化学物理
摘要
通过 4f 芯能级与价带 X 射线光电子能谱，研究了以 001 取向薄膜（空间群 P421m）合成的 Beta-Ta 的电子结构与化学键合，并与 alfa-Ta 块体进行比较。对于 Beta 相，4f7/2 峰位于 21.91 eV，4f5/2 位于 23.81 eV，较 alfa-Ta 参比对应的 4f 峰高出 0.16 eV。我们认为该化学位移源于 Beta-Ta 薄膜中的电子屏蔽、较高电阻率或应变。此外，与 alfa-Ta 相比，Beta-Ta 价带底部的 5d-5s 态向更高结合能移动了 0.75 eV。这是 Beta-Ta 最近邻数为 4 而 alfa-Ta 相为 8 所致。结合 Beta-Ta 与 alfa-Ta 的计算态，讨论了 Beta-Ta 与 alfa-Ta 在电子结构、价带谱线形以及 Ta 4f、5p 芯能级能量位置上的差异。特别地，Beta-Ta 费米能级处态密度（0.557 states/eV/atom）低于 alfa-Ta（1.032 states/eV/atom），依据莫特定律这将降低金属电导率，并通过价带中的电荷重分布影响稳定性。电阻率测量实验支持此结论：该薄膜电阻率约为 ~170 micro-Ohm-cm，而文献报道的 alfa-Ta 块体约为 ~13.1 micro-Ohm-cm。
引用
@article{arxiv.1811.10482,
title = {Electronic Structure of Beta-Ta Films from X-ray Photoelectron Spectroscopy and First-principles Calculations},
author = {Martin Magnuson and Grzegorz Greczynski and Fredrik Eriksson and Lars Hultman and Hans Högberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.10482},
year = {2018}
}
备注
12 pages, 6 figures