¿Pueden los dipolos/cargas superficiales cambiar la función de trabajo de un metal?

Ignoraré la declaración confusa "el Fermi Level de metal se muestra como la parte superior de la banda de conducción, con toda la banda llena" y me centraré en la parte principal de la pregunta.

Primero, responderé dentro del marco de la teoría de Schottky-Mott, que es de donde proviene este diagrama. En cualquier material, la diferencia entre el nivel de vacío y un estado de función de onda de electrones particular es constante (una función del estado electrónico y del material, pero independiente de todo lo demás). Por ejemplo, en un semiconductor, la diferencia entre el nivel de vacío y la parte inferior de la banda de conducción es constante, y la diferencia entre el nivel de vacío y la parte superior de la banda de valencia es constante. En un metal (a diferencia de un semiconductor), el nivel de Fermi se fija en relación con la estructura de la banda (es decir, un electrón con una cierta función de onda siempre puede estar en el nivel de Fermi del metal), porque el metal siempre tiene carga neutra (excepto dentro de un longitud de Debye (pocos angstroms) de la superficie). Entonces, si hay X protones por cm ^ 3,

Entonces, de nuevo, el metal y el semiconductor se tratan de la misma manera: los estados de ambos permanecen sin cambios en relación con el nivel de vacío local. La diferencia es que en un semiconductor, pero no en un metal, el nivel de Fermi puede cambiar en relación con los estados electrónicos.

A veces la gente pregunta "¿Cambia el nivel de vacío del metal o cambia el nivel de vacío del semiconductor a granel?" Esta pregunta no tiene respuesta. Solo la diferencia en el nivel de vacío entre un lugar y otro lugar es significativa.

Un tema completamente separado es "¿Es el marco de la teoría de Schottky-Mott realmente correcto para comprender estas cosas?" De hecho, sus predicciones para las alturas de la barrera de Schottky son bastante malas. En general, captura la tendencia: existen diferencias sistemáticas entre los metales de función de trabajo baja y alta, pero las alturas cuantitativas de la barrera de Schottky pueden estar bastante lejos.

En una nota relacionada, la pregunta "¿Cuál es la función de trabajo de Metal XYZ?" no tiene una sola respuesta. Depende de la estructura atómica detallada de la superficie. Por ejemplo, la superficie (111) de tungsteno tendrá una función de trabajo diferente a la superficie (100) de tungsteno.