Влияние границ раздела "нанопленки иттербия–кремний Si(111)" на валентность иттербия

Измерены значения работы выхода пленок иттербия нанометровой толщины (от 1 до 16 монослоев). Пленки создавались путем напыления иттербия в сверхвысоком вакууме на кремниевые подложки Si(111)7 $\times$ 7 $n$- и $p$-типа проводимости, имеющие удельное сопротивление от 1 до 20 $\Omega$ $\cdot$ cm. Показано, что при толщинах пленок, меньших 8 монослоев, работа выхода немонотонно зависит от количества осажденного на поверхность иттербия (осцилляции Фриделя). При толщинах же, превышающих 8 монослоев, работа выхода принимает постоянное значение (3.3 eV), превышающее аналогичное значение для макроскопических образцов (2.6 eV). Указанное различие обусловлено тем, что при формировании границы раздела Yb–Si из-за большой разницы в работах выхода иттербия и кремния (4.63 eV) происходит значительное перетекание электронов из металла в полупроводник. Этот уход электронов из пленок сопровождается снижением 5$d$-уровня иттербия ниже уровня Ферми. В результате повышается валентность металла, а вместе с нею растет и работа выхода.