Abstract
在這篇論文中, 我們針對簡單金屬的光電子能譜 (photoemission spectra)做了一些研究. 目的是探討簡單金屬中 (Al, K, K/Al...)近似 自由電子模型 (nearly-free-electron gas model) 的正確性,以及研究 表面效應與多體效應對光電子能譜的影響. 簡單金屬是理論上了解最清楚 的固態物質, 而光電子能譜一般被認為是探測電子結構最有效的工具. 然 而, 理論與實驗結果仍存在嚴重的差距. 在這方面做仔細的探討相信對光 電子能譜及金屬理論均會有重要影響.本研究中, 簡單金屬的電子位場 (effective potential) 及能帶結構需要較真實地處理. 因此, 我們使用 密度泛函理論 (density-functional theory) 及其局部密度近似 (local density approximation) 來自洽地計算電子密度及其電子位場. 然後利用得到的電子位場以及外加自能修正 (self-energy correction) 來計算電子的能帶結構. 最後將這些結果用於光電子能譜的計算,並與實 驗結果比較.對於Al, 我們得到與實驗相當一致的結果, 如能帶寬度以及 在不同光子能量的光電子能譜. 這個結果強烈支持一個觀點: 只要把表面 及多體效應正確地包含進去, 簡單金屬的光電子能譜可以正確地由近似自 由 電子模型描述. 對於K, 我們特別研究了在 [110] 面能譜裡觀測到的 異常費米面能譜的共振加強現象. 仔細地計算結果顯示, 除了表面及多體 效應外, 電荷密度波 (charge density wave)對形成此異常共振是必要 的. 對於表面吸附系統如 K/Al(111),表面效應更形重要. 我們分析了 K 吸附層所導致的共振結構並解釋實驗觀測到與 K 吸附層有關的能譜尖峰 結構. 最後我們簡短地討論了高溫超導體光電子能譜的表面效應.總結我 們目前的計算顯示, 正確地計算躍遷矩陣元素所包含的表面及多體效應, 對了解光電子能譜是極為重要的 --- 既使是對簡單金屬也是如此. 然 而, 理論與實驗結果仍存有一些歧異之處,值得更進一步探討.