Splitting of the valence band of copper by X‐ray K‐emission spectroscopy

Abstract

The valence band of copper is studied by X-ray emission spectroscopy. The profile of the KP2,5 line is measured by an one-crystal spectrometer taking advantage of a fine focused electron beam and a high-angle Bragg reflection of silicon crystal. The half-width of the CuKP2,5 line is 4.5 eV and there is a splitting of the line. The separation between the two maxima is 2.7 eV. The shortwave slope of the curve is very sharp. It is similar to the emission band of simple metals where the threshold singularities are observed according to Mahan's theory. The comparison with the theoretical density of states and ultraviolet photoelectron spectrum measured by Lindau and Hagstrom suggests that in the CuK& emission band two transition mechanisms occur. In the low-energy part of the band the quadrupole transitions (1s + 3d) are dominant. The 3d states are partially localized. The dipole transitions (1s + 4p) occur in the high-energy part, where s-, p-, and d-bands are hybridized.Das Kupfervalenzband wird mittels Rontgenstrahlenspektroskopie untersucht. Mit einem Braggschen Spektrometer wird das Linienprofil KP2,5 gemessen. Die Registrierung wird bei hohen Braggwinkeln dnrchgefiihrt, wobei besondere Aufmerksamkeit auf gute Fokussierung des Elektronenbundels gelegt wird. Die Halbwertsbreite der Spektrallinie CuKP2,b betragt 4,5 eV, wobei auch eine Linienaufspaltung beobachtet wird. Der Abstand zwischen den beiden Maximalwerten betragt 2,7 eV. Die Kurve hat eine sehr steile kurzwellige Flanke und ist dem Emissionsspektrum von Leichtmetallen ahnlich, wo Schwellensingularitaten in ffbereinstimmung mit Mahans Theorie beobachtet werden. Eine Gegeniiberstellung unserer Ergebnisse mit theoretischen Zustandsdichten sowie den Ergebnissen aus der Photoelektronenspektroskopie im Ultraviolettbereich (nach Lindau und Hagstrom) weist auf die Tatsache hin, daB im CuKP2,5-Emissionsspektrum zwei verschiedene ffbergange von Elektronen beobachtet werden. I m Niederenergieteil der Kurve dominiert der Quadrupolubergang zwischen (1s -3d)Elektronenzustanden. Die 3d-Zustande sind teilweise lokalisiert. Ein Dipolubergang (1s -4p) findet im Hochenergieteil der Kurve statt, wo die s-, p-, dZustande hybridisiert sind.