什么是 Work Function？
Work Function（工作函数），又称逸出功，是指将一个电子从固体内部移到其表面外所需的最小能量。通常以电子伏特（eV）为单位表示。它是表面科学、光电效应、热电子发射和半导体器件设计中的核心参数。
物理意义与公式
工作函数 \(\Phi\) 可通过以下关系表达：
\(\Phi = E_{\text{vacuum}} - E_F\)
其中 \(E_{\text{vacuum}}\) 是真空能级，\(E_F\) 是费米能级。
在光电效应中，爱因斯坦方程为：
\(h\nu = \Phi + \frac{1}{2}mv^2\)
这表明入射光子能量必须大于工作函数才能释放电子。
常见金属的工作函数（eV）
| 金属 | 工作函数 (eV) |
|---|---|
| 钠 (Na) | 2.75 |
| 铝 (Al) | 4.28 |
| 铜 (Cu) | 4.65 |
| 银 (Ag) | 4.74 |
| 金 (Au) | 5.10 |
| 铂 (Pt) | 5.65 |
应用领域
- 光电阴极：低工作函数材料用于高效光电子发射。
- 太阳能电池：影响载流子提取效率。
- 场发射显示器：依赖低 \(\Phi\) 材料实现电子发射。
- 催化剂设计：表面电子结构与反应活性密切相关。
测量方法
常用技术包括：
- 热电子发射法（Richardson-Dushman 方程）
- 紫外光电子能谱（UPS）
- 开尔文探针力显微镜（KPFM）