Rev. Phys. Appl. (Paris) 19, 361-366 (1984)
DOI: 10.1051/rphysap:01984001905036100

Mesure du travail de sortie du système BI/BI (0001)

J. Hölzl¹, C. Heimlich¹, J.P. Chauvineau² et C. Pariset<sup>2

1</sup>  Fachbereich Physik, Université de Kassel, D-3500 Kassel, R.F.A.
²  Institut d'Optique, Laboratoire associé au C.N.R.S., Centre Universitaire d'Orsay, Bât. 503, B.P. 43, 91406 Orsay Cedex, France

Abstract
Measurement of the work function variation ΔΦ of bismuth thin films (250 Å in thickness) as a function of bismuth surface coverage θ (0 < θ ≲ 2.5 ML) was made at different temperatures T (22 ≤ T(K) ≤ 420). Using a modified Topping model, the result for low coverages (θ ≤ 0.5 ML) allow to determine the mean effective dipole moment peff of an adatom and to estimate its effective polarizability α. We obtain : peff (22 K) = (0.29 ± 0.02) D ; peff (76 K) = (0.14 ± 0.02) D ; p eff (100 K) = (0.03 ± 0.02) D ; and α = (89 ± 6) Å3. In this notation, peff (22 K) corresponds to the dipole moment p0 of an isolated bismuth adatom adsorbed on a (0001) terrace. Moreover, to account for the ΔΦ(θ)T curves over the surface coverage range studied we propose to use a growth model depending on the substrate temperature for the adsorbed layer. This model is similar to that suitable for interpreting electrical resistivity changes previously measured on the same system.

Résumé
La mesure de la variation du travail de sortie ΔΦ de couches minces de bismuth (0001) (épaisseur ~ 250 Å) en fonction du recouvrement θ en bismuth (0 < θ ≲ 2,5 MC) a été effectuée à différentes températures T (22 ≤ T ≤ 420 K). A l'aide d'un modèle de Topping modifié, les résultats pour les faibles recouvrements (θ ≲ 0,5 MC) nous permettent de déterminer le moment dipolaire effectif moyen p eff par adatome et d'estimer sa polarisabilité effective α. Nous obtenons : peff (22 K) = (0,29 ± 0,02) D, p eff (76 K) = (0,14 ± 0,02) D, peff (100 K) = (0,03 ± 0,02) D et α = (89 ± 6) Å3. Dans cette notation p eff (22 K) correspond au moment dipolaire p0 d'un adatome de bismuth isolé sur une terrasse (0001) de bismuth. De plus, nous proposons une interprétation des courbes ΔΦ(θ)T dans la gamme de recouvrement considérée à l'aide d'un modèle de croissance de la couche adsorbée dépendant de la température du substrat. Ce modèle est semblable à celui utilisé pour l'interprétation des variations de la résistance électrique de ce même système.

PACS
3510D - Atomic electric and magnetic moments, polarizability.
7330 - Surface double layers, Schottky barriers, and work functions.

Key words
adsorbed layers -- atomic magnetic moment -- atomic polarisability -- bismuth -- metallic thin films -- work function -- thin films -- temperatures -- Topping model -- mean effective dipole moment -- effective polarizability -- adatom -- surface coverage -- growth model -- electrical resistivity