X-RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY OF FERROELECTRIC SEMICONDUCTOR SbSI CRYSTALS
J. Grigas^a, E. Talik^b, and V. Lazauskas^c
aFaculty of Physics, Vilnius University, Saulėtekio 9, LT-10222 Vilnius, Lithuania
E-mail: jonas.grigas@ff.vu.lt
^bInstitute of Physics, Silesian University, Universytetska 4, 40-007 Katowice, Poland
^cVilnius University Research Institute of Theoretical Physics and Astronomy, A. Goštauto 12, LT-01108 Vilnius, Lithuania

Received 27 April 2004

The paper presents the X-ray photoelectron spectra (XPS) of the valence band (VB) and of the principal core levels from the (110) and (001) planes for the ferroelectric semiconductor SbSI single crystal in the temperature range 215–390 K. The excitation source was Al K_α monochromatic radiation (1486.6 eV). XPS were analysed in the energy range 0–1400 eV. Experimentally obtained energies were compared with the results of theoretical ab initio calculations of surface and bulk atoms in the paraelectric and ferroelectric phases. The structure of VB is calculated and confirmed experimentally. Large shifts (3–5 eV) in the core-level binding energies of surface atoms relative to bulk atoms have been observed. They show a dramatic dependence on the surface crystallographic plane. This is the first observation of XPS shifts of that magnitude in solids. Influence of the phase transition on VB and core levels is studied and the mechanism of the XPS shifts in SbSI crystals is discussed.

FEROELEKTRINIO PUSLAIDININKIO SbSI KRISTALŲ RÖNTGEN’O FOTOELEKTRONŲ SPEKTROSKOPIJA
J. Grigas^a, E. Talik^b, V. Lazauskas^c
aVilniaus universitetas, Vilnius, Lietuva
^bSilezijos universitetas, Katowice, Lenkija
^cVilniaus universiteto Teorinės fizikos ir astronomijos institutas, Vilnius, Lietuva

Pateikti feroelektrinio puslaidininkio SbSI kvazivienmačių monokristalų Röntgen’o spinduliais sužadintų fotoelektronų valentinės juostos (VJ) ir (110) bei (001) plokštumų svarbiausių gilių lygmenų spektrai 215–390 K temperatūros srityje. Fotoelektronų sužadinimo šaltinis buvo Al K_α 1486,6 eV monochromatinė spinduliuotė. Sužadintų fotoelektronų spektrai matuoti nuo 0 iki 1400 eV energijos srityje. Eksperimentiškai išmatuotos fotoelektronų energijos vertės yra palygintos su teorinių ab initio skaičiavimų rezultatais kristalo paraelektrinės ir feroelektrinės fazės paviršiaus ir tūrio atomams. Apskaičiuota ir eksperimentiškai patvirtinta kristalo VJ sandara abiejose fazėse. Nustatyti Sb, S ir I atomų cheminiai poslinkiai. Parodyta, kad paviršiaus ir tūrio atomų fotoelektronų ryšio energijos vertės yra skirtingos. Pirmą kartą eksperimentiškai pastebėtas ir teoriškai patvirtintas ypatingai didelis (3–5 eV) paviršiaus atomų gilių lygmenų ryšio energijos poslinkis tūrio atomų ryšio energijos atžvilgiu nuo (001) kristalografinės plokštumos. Ištirta feroelektrinio fazinio virsmo įtaka valentinės juostos sandarai ir gilių lygmenų spektrams. Aptariami fotoelektronų ryšio energijos pokyčiai dėl temperatūros, šviesos, kristalografinės krypties ir kristalo savaiminės poliarizacijos.