Some comments on the role of oxygen on optically stimulated exo-emission (OSEE) and related phenomena

Laboratoire E.R.M.E.S., U.A. C.N.R.S. n° 865, I.N.P.L., Université de Nancy I, 6 rue du Joli Coeur, 54000 Nancy, France.

Abstract

Exo-emission is a controversial subject for a long time : the role of oxygen has been attributed either to a lowering of the work function of the surface or to the creation of electron traps in the oxide layer or to a combination of these two processes. Our interpretation takes into account the disordered character of the surface which is amorphized by mechanical deformation. Highly isolated electron levels above the Fermi level are filled by various excitations. The induction time is the time needed to fill these levels while decay is explained by the thermal annealing of vacancies at the surface. Chemisorption is no more a necessary step in the process of exo-emission. The action of activated species and of electric field near the surface has also been considered as possible artefacts.

Résumé

L’exo-émission est un sujet controversé depuis longtemps. Le rôle de l’oxygène a été attribué soit à une diminution de travail de sortie, soit à la création de pièges dans la couche d’oxyde, soit à une combinaison de ces deux processus. Notre interprétation prend en compte le caractère désordonné de la surface qui est amorphisée par la déformation mécanique. Des niveaux électroniques isolés situés au-dessus du niveau de Fermi sont remplis au cours de diverses excitations. Le temps d’induction constaté expérimentalement est le temps nécessaire pour remplir ces niveaux, tandis que la décroissance de l’exo-émission est reliée à la restauration des lacunes en surface. La chimisorption n’est pas une étape indispensable dans le processus d’exo-émission. Le rôle des espèces excitées et des champs électriques au voisinage de la surface a également été considéré.