Work Function   일 함수

1. 일함수 (Work Function)

  ㅇ 금속 표면으로부터 전자 1개를 떼어내는데 필요한 에너지

     - 페르미준위 관점에서, 
     * (페르미 준위 : 절대온도 0 K에서 전자들이 가장 높은 에너지 상태를 갖는 경계 준위)
        . 페르미 준위와 진공 준위와의 에너지 차이
        . 즉, 페르미 준위에서 진공 준위까지 전자를 떼어내는데(여기하는데) 필요한 에너지

  ㅇ 표기 및 단위  :  qΦm  [eV]                      ☞ 전위에너지 참조


2. 금속 표면에서의 전자 방출

  ㅇ 일함수 값이 낮을수록, 전자는 높은 에너지상태에 있게 됨
     - 그만큼, 쉽게 표면 밖으로 방출될 수 있음
     - 따라서, 공기 중에 있으면, 반응성이 높아 산소 기체 등과 격렬하게 반응하게 됨

  ㅇ 일함수는, 금속 종류, 결정 구조, 표면 상태, 표면에 흡착된 원자나 분자 등에 따라 달라짐
     - 특히, 표면의 오염이나 산화층 등은 일함수에 큰 영향을 미칠 수 있음

  ※ [참고] 물질에서 전자방출의 유형
     - 전자 충돌 방출 (충돌 이온화)
     - 장 전자 방출 (Field Emission)
     - 열 전자 방출 (열 이온화)
     - 광 전자 방출 (광 이온화)
        . 물질과 빛의 상호작용에 의한 광전자방출은,  ☞ 광전효과 참조


3. 금속 및 반도체 일함수

  ㅇ 금속 
     - 각각의 금속 종류에 따라 그 값이 정해짐

     - 금속 일함수 값 例) 
        . (낮음) K : 2.30, Na : 2.75, Li : 2.93 [eV]
        . (높음) Ag : 4.26, Al : 4.28, Hg : 4.49, W : 4.55, Au : 5.1, Ni : 5.15 [eV] 

  ㅇ 도핑된 반도체
     - 도핑 농도에 따라 페르미준위가 변하므로 일률적으로 정해지지 않음

         

  ※ 금속과 달리, 반도체 페르미 준위는 전자가 없는 금지대역 내에 있으므로,
     - 금속 일함수와 직접 비교하기에는 어려움 ☞ 플랫밴드 참조

  ※ ☞ 금속 반도체 접합 참조
     - 금속,반도체 간의 일함수 크기,반도체 형태(p형,n형)에 따라,
     - 전류 방향 특성(정류성,비 정류성)이 달라짐


4. 전자친화도,이온화에너지,일함수,전기음성도 비교

  ※ ☞ 전자친화도 이온화에너지 일함수 전기음성도 비교 참조
     - 원자 간 고립,결합 상태 성질에 따라 다음과 같이 구분될 수 있음
        . 고립 상태인 원자의 성질 : 이온화 에너지 (전자를 띄어냄), 전자친화도 (전자를 넣어줌)
        . 결합 상태인 원자의 성질 : 일함수 (전자를 떼내는), 전기음성도 (전자를 받아들이는)