Work function measurements on (100) and (110) surfaces of silver

Abstract

(100) and (110) single crystals of silver were cleaned by electron and argon-ion bombardment in ultra-high vacuum. The work functions of the bulk crystals, and of silver films formed upon them by autoepitaxy, were determined photoelectrically. The bulk crystals had work functions of (4.64 ± 0.02) eV and (4.52 ± 0.02) eV respectively. The effect of the deposition of silver films was to reduce the work function, but continued cycles of deposition and annealing at 500 to 600 K caused the work function to return to a value very close to that of the bulk crystal. An annealed film of silver deposited in stages on a mica substrate at 425 K had a work function of (4.72 ± 0.02) eV, corresponding to that of the (111) silver surface. If the mica remained at room temperature during deposition, the work function was about 4.5 eV. The work function of a thick polycrystalline film of silver on quartz was (4.26 ± 0.02) eV. The results support the Smoluchowski correlation of work function with surface atom density. (100)- und (110)-Silbereinkristalle werden mit Elektronen- und Argon-Ionen-Bombardement im Ultra-Hochvakuum gereinigt. Die Austrittsarbeit der Volumenkristalle und der Silberschichten, die auf ihnen auto-epitaktisch aufgebracht wurden, wurden photoelektrisch bestimmt. Die Volumenkristalle zeigten Austrittsarbeiten von (4,64 ± 0,02) eV bzw. (4,52 ± 0,02) eV. Der Einfluß der Aufbringung der Silberschichten bestand in der Verringerung der Austrittsarbeit, jedoch verursachte ein fortgesetzter Zyklus von Aufbringung und Temperung bei 500 bis 600 K, daß die Austrittsarbeit zu einem Wert zurückkehrte, der sehr nahe an dem der Volumenkristalle lag. Eine getemperte Silberschicht, die stufenweise auf einem Glimmersubstrat bei 425 K aufgebracht wurde, zeigte eine Austrittsarbeit von (4,72 ± 0,02) eV entsprechend der der (111)-Silberoberfläche. Wenn die Glimmerunterlage während der Aufbringung auf Zimmertemperatur gehalten wurde, lag die Austrittsarbeit bei ungefähr 4,5 eV. Die Austrittsarbeit von dicken polykristallinen Silberschichten auf Quarz betrug (4,26 ± 0,02) eV. Die Ergebnisse bestätigen die Korrelation von Smoluchowski zwischen der Austrittsarbeit und der Atomdichte an der Oberfläche.