Abstract

Thin films of calcium were evaporated under ultrahigh vacuum conditions (pressures less than 5 × 10−10 Torr) onto quartz substrates to a thickness of 20 nm. The photoelectric yield and hence the work function of the layers were determined as a function of thickness. For film thicknesses greater than 10 nm, the work function was constant with a value of 2.87 ± 0.06 eV. The work function suows minima at film thicknesses of about 2.5 nm and 5.5 nm. Results from films thicker from 5.5 are a good fit to the Fowler function; for thinner films, the results suggest the existence of a second photoelectric threshold with a corresponding work function ϕs. A theory based on the energy states of the surface electrons is proposed to explain both this second threshold and the ir absorption of thin calcium films.

© 1971 Optical Society of America

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Figures (14)

Fig. 1
Fig. 1

Coupe schématique de l’enceinte contenant la cellule expérimentale. (1) Orifice de pompage. (2) Creuset en molybdène. (3) et (6) Caches mobiles. (4) Glissière permettant la translation du support en quartz. (5) Disque de quartz en position verticale. La couche de calcium déposée sur ce disque est représentée par la partie ombrée. (7) Hublot de contrôle. (8) Jauge. (9) Couple d’aimants permettant la rotation de la photocathode. (10) Hublot par lequel pénètre la radiation incidente. (11) Anode mobile.

Fig. 2
Fig. 2

Caractéristiques de la cellule photoélectrique expérimentale pour deux longueurs d’onde de la radiation incidente.

Fig. 3
Fig. 3

Variations du courant photoélectrique en fonction du logarithme décimal de la pression pour une couche de calcium d’épaisseur 5 nm et pour une radiation de longueur d’onde λ = 365 nm.

Fig. 4
Fig. 4

Variations du courant photoélectrique en fonction du logarithme décimal de la pression pour une couche de calcium d’épaisseur 8 nm et pour une radiation de longueur d’onde λ = 365 nm.

Fig. 5
Fig. 5

Variations du rendement photoélectrique en fonction du temps pour deux épaisseurs et deux radiations incidentes. L’origine des abscisses correspond à la fin de la projection de la photocathode.

Fig. 6
Fig. 6

Variations du rendement photoélectrique du calcium en fonction de l’épaisseur pour trois radiations monochromatiques.

Fig. 7
Fig. 7

Variations du rendement photoélectrique du calcium en fonction de la longueur d’onde de la radiation incidente pour trois valeurs de l’épaisseur d.

Fig. 8
Fig. 8

Variations du logarithme décimal du rendement en fonction de ħw/kT pour une épaisseur de calcium de 20 nm. Les points sont expérimentaux et F est la courbe théorique de Fowler.

Fig. 9
Fig. 9

Variations du logarithme décimal du rendement en fonction de ħw/kT pour une épaisseur de calcium de 2,4 nm. Les points sont expérimentaux et F est la courbe théorique de Fowler.

Fig. 10
Fig. 10

Variations du travail de sortie Φ en fonction de l’épais seur d des couches de calcium.

Fig. 11
Fig. 11

Variations du logarithme décimal du rendement ρs lié au second seuil photoélectrique. Les points sont déduits de l’expérience; la courbe continue F est tracée a partir des équations de Fowler. L’épaisseur de la couche est: d = 2,4 nm.

Fig. 12
Fig. 12

Variations du travail de sortie ΦS lié au second seuil photoélectrique en fonction de l’épaisseur des couches.

Fig. 13
Fig. 13

Diagramme d’énergie du calcium calculé par Vasvari et al.14 Les énergies sont portées en électrons-volts. V et S indiquent respectivement les niveaux du vide et de surface déterminés a partir de nos résultats.

Fig. 14
Fig. 14

Courbe A: variations deΔES en fonction de l’épaisseur d. Courbe B: variations de l’abscisse Em du maximum de la bande d’absorption optique anormale en fonction de l’épaisseur d (d’aprés Blanc et Rivoira).

Equations (1)

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ϕ m = 2 , 87 ± 0 , 06 eV .

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