Contribution to electronic properties investigation of transition metal-alcaline metal systems : application to the adsorption of Cs and of O+ Cs on W (100), Mo (100),Ta (100) and Mo (110) surfaces

Contribution à l'étude des propriétés électroniques des systèmes alcalins-métaux de transition : application à l'adsorption de Cs et de O+ Cs sur les surfaces de W (100), Mo (100),Ta (100) et Mo (110)

• Auteur / Autrice : Patrick Soukiassian
• Direction : Jean Lecante
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1985
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métaux de transition

Métaux alcalins

Mots clés libres

État électronique de surface

Résumé

L’adsorption de césium sur les faces (100) du tungstène, du molybdène et du tantale pour des couvertures comprises entre 0 et 1 monocouche a été étudiée par photoémission angulaire utilisant le rayonnement synchrotron et perte d’énergie d’électrons lents. Les états électroniques de surface situés près du niveau de Fermi ne sont pas détruits lors de la césiation et sont déplacés de 1 eV pour le tungstène (0,9 eV sur Mo(100) et 0,8 eV sur Ta(100)) vers les hautes énergies de liaison. Ces résultats sont en très bon accord avec des calculs théoriques faits par la méthode FLAPW. Le césium forme avec le substrat, une liaison covalente s – d, et est fortement polarisé plutôt qu’ionisé. Au voisinage de la monocouche de Cs, le pic principal de perte d’énergie observé sur le tungstène (et le molybdène) est attribué à une transition interbande 6s → 6p. Sur Mo(110), la liaison entre césium et substrat est identique à celle observée sur Mo(100). La chimisorption du césium, étudiée en photoémission angulaire a permis de révéler, près du niveau de Fermi, l’existence d’un état de surface insensible à l’adsorption d’oxygène ou d’oxyde de carbone. L’étude des niveaux 5p du césium dans la coadsorption d’oxygène et de césium sur Mo(100) et W(100) a mis en évidence un transfert de charge du césium vers l’oxygène. Celui-ci est moins important sur la face (110) du molybdène. Enfin, sur les niveaux de cœur 4f du W(100) et Ta(100), un adsorbat donneur, tel que le césium, provoque un déplacement de l’état de surface vers les faibles énergies de liaison.

Cesium adsorption on (100) faces of tungsten, molybdenum and tantalum for coverages between 0 and 1 monolayer is studied by angle resolved ultraviolet photoemission spectroscopy (ARUPS° using synchrotron radiation and by electron energy loss spectroscopy (EELS). The electronic surface states located near the Fermi level, are not destroyed under césiation, and are shifted by 1 eV for W(100), 0. 9 eV for Mo(100) and 0. 8 eV for Ta(100) to higher binding energies. These results are in very good agreements with theoretical ab-initio calculations performed by FLAPW method. These results are understood by the formation of a strongly polarized covalent bond between d-like surface states and Cs-6s derived valence states. The man electron energy loss peaks are interpreted as 6s → 6p interband transition. On Mo(110), the bonding between Cs and substrate is similar to this observed on Mo(100). ARUPS study of cesium chemisorption reveals the existence, near the Fermi level, of a surface state not affected either by oxygen or carbon monoxide. The study of Cs 5p levels in the coadsorption of oxygen and cesium on Mo(100) and W(100) indicates a charge transfer from Cs to oxygen. On O + Cs/Mo(110), the charge transfer is weaker. Finally, on the 4f core levels of W(100) and Ta(100), a donor adsorbate (Cs) induces surface states shifts to lower binding energies.