功函数计算

 金属功函数是指要使一粒电子立即从固体表面中逸出，所必须提供的最小能量（通常以电子伏特为单位）。这里“立即”一词表示最终电子位置从原子尺度上远离表面但从微观尺度上依然靠近固体。功函数是金属的重要属性。功函数的大小通常大概是金属自由原子电离能的二分之一（https://baike.baidu.com/item/金属功函数/4458012）。

avantage软件可以自动计算功函数、截止边、费米能级，也有相应的excel小程序来计算，先介绍直接用软件计算：

软件计算操作:

UPS功函数/费米能级/截止边计算：

1.    打开软件，导入测得的UPS数据，先打开测得的Ag标样的ups数据

2.    在上方的快捷菜单内添加work function 图标，点击，

3.    出现下图，左侧的bias voltage为测试时所添加的偏压，如果与实际测试时的偏压不同，请更改为实际值，软件会自动帮你算出截止边cut-off energy(9.21 eV)，费米能级fermi levelKE26.10 eV,功函数值work function 4.33 eV,由于Ag标样的费米能级比较明显，实际样品的费米能级可以参照Ag标样的值，也可以根据Ag标样的功函数看测试数据对不对

4.    打开实际实际样品数据，点击work function 图标，根据测试的偏压值和Ag标样的费米能级值带入公式，计算出实际样品的功函数值。

利用excel小程序计算截止边、费米能级、功函数值

1.首先根据Ag标样校正费米边，用avantage软件打开银标样数据，点击右上角display options –BE按钮将UPS数据的横坐标的动能改为结合能，

2.右键点击图谱，选择Axis properties对谱图范围进行更改，

对于没加偏压的数据，范围选择-1到1，加了偏压的数据，相应的加上偏压值，-5偏压选择-6到-4，-10的偏压选择-11到-9，

3.点击上面modify-differentiate即可获得费米边的位置，下图可看到费米边值为-4.88 eV,将此批次的待测样品向高结合能方向移动4.88 eV  ,即完成费米边的校准。这个费米能级是结合能，点击display options –BE转换为动能26.1

 4.    打开实际样品数据，点击图片ctrl+c复制，打开WFcalculator小程序（公众号后台回复WF calculator，获取下载链接），将复制好的数据粘帖到黄色的对话框（点击右键更改横坐标，只选择截止边的数据）

5.    按照之前的操作，将横坐标换为结合能，将截止边附近区域放大，然后微分，读取最高点的读数13.02，此为结合能，更改为动能为8.19

6.    将8.19带入刚才excel表格中E1，回车，得到结果为3.29与程序算的的结果一致。

7.    根据银标样的费米能级值26.10，根据功函数定义

计算功函数：紫外能量21.2，cut off=8.18 fermi=26.10 功函数=21.2-（26.10-8.18）算出的数据与直接用软件算出的值一致。（注意：括号内值应该为截止边和费米能级差值的绝对值，且计算各个能量时单位要选选动能都选动能要选结合能都选结合能）。

视频教程：公众号或B站（扫描下方二维码，进入收藏夹查找）：

如何通过ups谱图得到HOS, 1st HOMO ,2nd HOMO Ef cut-off

https://www.bilibili.com/video/BV1wJ411B7r2

如何用银标样的UPS数据校正样品的数据

https://www.bilibili.com/video/BV1FJ411B7ap

利用光电子能谱xps软件avantage处理ups数据

https://www.bilibili.com/video/BV1F4411d7F8

光电子能谱xps软件avantage快速处理UPS数据

https://www.bilibili.com/video/BV1X4411C7Jm

利用avantage软件快速校正ups数据并计算功函数

https://www.bilibili.com/video/BV1DJ411c7pF