X-RAY AND UV PHOTOELECTRON SPECTRA FROM OUTER ELECTRONS OF SOME RARE EARTHS

Résumé
Les techniques de photoémission X (ESCA ou XPS) et de photoémission UV (UPS) ont été appliquées à l'étude des électrons 4 f dans des échantillons maintenus propres des terres rares suivantes : Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb. Afin d'effectuer une comparaison, on a inclu Ba à cette étude. La méthode UPS donne une résolution supérieure tandis que la méthode XPS a l'avantage de permettre une exploration plus profonde en dessous du niveau de Fermi et l'étude des niveaux internes. La force d'oscillateur d'excitation des électrons 4 f est très petite pour les photons de basse énergie. Mais elle augmente rapidement avec l'énergie des photons ce qui rend la technique XPS très propice à l'étude de ces niveaux. Le spectre enregistré présente une forme simple pour les éléments dont la sous-couche 4 f est à demi-remplie (Eu, Gd) ou remplie (Yb) tandis que le spectre des autres éléments possède une structure plus compliquée et étendue. Ceci s'interprète par la séparation en multiplet du niveau final intervenant dans le processus de photoémission.

Abstract
The X-ray photoemission (ESCA or XPS) and the UV photoemission (UPS) techniques have been applied to the study of the 4 f electrons in clean samples of the following rare earths, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, and Yb. For comparison the element Ba has also been included. The UPS method gives a higher resolution while the XPS method has the advantage of probing deeper below the Fermi level allowing also core levels to be studied. The oscillator strength for exciting 4 f electrons is very small for low photon energies. However, it increases rapidly with photon energy which makes the XPS technique very favourable to study these levels. The recorded spectra show a simple shape for elements with a half-filled (Eu, Gd) or filled (Yb) 4 f subshell while the spectra for the other elements exhibit a more complicated and extended structure. An interpretation of this is given in terms of multiplet splitting of the final state involved in the photoemission process.