Estudio de la probabilidad de neutralización del ion Ga+ en una superficie de Au

Abstract

La dependencia con la temperatura de la fracción de neutros de Ga+ dispersados por una superficie de oro, sumado al carácter no magnético del ion, han inducido a depreciar cualquier efecto de correlación electrónica en el intercambio decarga entre el ion y la superficie durante el proceso de colisión. En este trabajo se muestra que, al contrario de esta suposición, la interacción electrón-electrón en el ion resulta crucial para describir los resultados experimentales. Se realizan tres cálculos diferentes en relación al tratamiento de la correlación electrónica en el marco del modelo de Anderson: un modelo simple sin interacción, una aproximación considerando la fluctuación de espín para los orbitales tratados independientemente, y el cálculo más completo considerando las seis configuraciones posibles para el Ga neutro tratadas de manera correlacionada. A través de un estudio comparativo, se infiere la importancia de los efectos de correlación en el intercambio de carga. Se encuentra que la fracción de neutros medida no puede ser descripta teóricamente, sin incluir interacciones electrón-electrón. Incluir las seis configuraciones espín-orbital como posibles canales de neutralización resulta esencial para una descripción adecuada de la neutralización de iones Ga+ dispersados por una superficie de oro. A través de un análisis de los sistemas Ga/Ag e In/Au, se reafirma que la proximidad de los niveles de un electrón del proyectil al nivel de Fermi de la superficie es un factor determinante de la influencia de la correlación electrónica en la fracción de neutros y su dependencia con la temperatura.

The monotonous increasing with temperature behavior of the neutralization of Ga+ scattered by a gold surface plus the non-magnetic character of the ion, have induced to disregard any important electronic correlation effects in the charge transfer between the ion and the surface in the scattering process. In this work we show that, contrary to this assumption, the electron-electron interaction in the ion is crucial for describing the experimental results. Three approximations are proposed, related to the treatment of the electronic correlation within the Anderson model: a simple, non-interacting particle model, an approximation which takes into account spin fluctuation but considers the orbitals in an independent way, and the most complete calculation which considers the six possible orbital-spin neutral configurations in a correlated way. Through a comparative study, the importance of correlation effects is inferred. It is found that the measured neutral fraction can not be described, without including the electronelectron interactions. In order to include the six spin-orbital configurations as possible charge transfer channels is essential for an accurate description of the neutralization of Ga+ scattered by a gold surface. From an analysis of the Ga/Ag and In/Au systems, it is confirmed that the proximity of the projectile one-electron energy levels to the substrate Fermi level determines the influence of electronic correlation effects on the neutral fraction and its temperature dependence.