X射线吸收近边结构理论.pdfVIP

维普资讯 带l1卷 物 理 学 进 展 Vo1．11 No．】 1991 PROGRESS IN PHYS[CS M atoll， l99l X射线吸收近边结构理论 顾本源 陆坤权 (中国科学慧留理矸究 所) 提 要 在 射线吸收谱 中，阈值之上60eV以内的低能区的谱出现强的吸收特性，称之为近边 哑丝结构(XANES)。它是 由于激发光 电子经受周 围原子的多重散射造成 的。它不仅反 映 吸收原子周围环境 中原子几何配置，而且反映凝聚态物质费米能级附近低能位的电子态的结 构。因此成为研究凝聚态物质的有用工具。五文较详细地介绍了XANES理论中的多重散射 模型与计算方法。同时，也揭示多重散射理论与广延系统中通常采用的能带结构理论阻强有 限系统中的单电子的分子轨道方法之间的蓑系。并给出若干实例 以说明XAJⅣFS的多重散 射理论的应用。 一 、 引 言 凝聚态物质的 射线吸收谱 中存在着结构。当光子的能量接近内壳层原子的吸收阀 时，便会观察到Kossel结构 “’，通常认为它是束缚墩子态产生的。而在 闻之 上200V之 外的能量区域中的谱特性通常称做Krnoig结构 ，低能区的谱反应 电子态结构，而高能 区则确定空间的局 域 结 构。对Krouig结构的研究兴趣重新复苏的原因，是由于应用单 电子、单次散射、短程 有 序理论解释KroniE谱结构已获得相当大的成功，通常称作扩 展删 十线吸收边精 细 结 构 理 论 (ExtendedX-rayAbsorptionFineSfmcqure简称 F FS)。它已成为复杂材料 中确定局域结构的有力工具。对于凝聚态物质光电离能 之上的连续谱 中，阑值 之上3O一6OeV能量区 ，吸收谱呈现出强的吸收特性和结构， 称为x射线近边吸收结构 ( NES：X—rayAbsorptionNearEdgeStruvture)。它 是由于激发的光电子经受到周围环境的多次散射而造成的。分析这—谱结构，不仅能够 获取围绕吸收原子周围的局域 原 子 簇(Cluster)的原子几何配置情况信息，而且还反映 出费米能级之上低位的电子态的结构。在XAⅣFS中，多重散射涉及到高阶的原子关联 函数，而在F 丑Fs中，主要是单次散射过程，只包含低阶的对关联函数。 图 1示出典型的XANES谱结构 ，在天门冬氨酸钙 中Ca的 吸收边的 射 线 的 吸收谱 。 A为高能区原子吸收值，(口一aA)／aA代表吸收系数的相对变 化。~XANES 区可达到30 ，在某些材料 中，甚至可高达100 以 上。而在EXAFS中，一般 只 有 4 左右。 维普资讯 顾本源等 ：X射线吸收近边结构曩 论 … ～ 一 J — 一 _ 。’= ：= ， 一 ～ i J 一 一 图 1 在天门冬氨酸钙 中Caulk吸收XANES l 有着众多的理论方法来解释XANE