Development and application of a non-local theory for the description of positron surface states

Datum: 12 december 2018

Locatie: Campus Groenenborger, U0.24 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Groenenborger)

Tijdstip: 16 uur

Promovendus: Vincent Callewaert

Promotor: Bart Partoens & Rolando Saniz

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Vincent Callewaert - Faculteit Wetenschappen, Departement Fysica



Abstract

Positronen zijn de anti-deeltjes van elektronen, en hebben dezelfde massa maar een tegengestelde lading. As gevolg van de sterke Coulomb afstoting met atoomkernen, zijn positronen zeer gevoelig voor open volumes in materialen, zoals vacatures, maar ook voor oppervlakken. Het feit dat elektronen en positronen, kort na met elkaar in contact te komen, annihileren, een proces waarin de resulterende fotonen de totale energie en impuls van de originele deeltjes behouden, maakt positronen nuttige deeltjes om open volumes in materialen te karakteriseren.

Een nadeel van positron annihilatie experimenten is dat men weinig controle heeft over waar de positronen naartoe gaan in het materiaal. Een bijkomende moeilijkheid is dat verschillende situaties een kwalitatief gelijkaardig resultaat van het experiment kunnen opleveren. In veel gevallen kunnen eerste principes berekeningen significant bijdragen aan de correcte interpretatie van de experimenten. Het is immers mogelijk om met deze berekeningen te voorspellen waar in het materiaal het positron zal annihileren, en hoe het annihilatie spectrum er zal uitzien.

De bestaande theorie voor de beschrijving van positron toestanden in de bulk van materialen is redelijke accuraat. Gebruik makend van lokale of semi-lokale benaderingen om elektron-positron correlaties te beschrijven, is het mogelijk om elektron-positron annihilatie eigenschappen, zoals de annihilatie snelheid van het positron, te berekenen die in goede overeenstemming zijn met experimenten. De situatie is echter heel verschillend voor oppervlakken van materialen. De zonet vernoemde benaderingen zijn immers niet in staat om lange dracht correlatie effecten te beschrijven, welke net kritisch zijn om een correcte beschrijving van positron toestanden te bekomen aan het oppervlak van materialen.

In deze thesis werd een niet-lokale benadering ontwikkeld die lange dracht correlaties wel correct beschrijft. Bovendien hebben we een bestaand fenomenologisch model uit de literatuur kritisch onderzocht. Beide aanpakken werden toegepast om theoretische ondersteuning te bieden aan drie recente positron annihilatie experimenten uitgevoerd op oppervlakken. In alle gevallen zijn we erin geslaagd om een goede overeenstemming met het experiment te bekomen, wat de bruikbaarheid van onze aanpak aantoont.



Link: https://www.uantwerpen.be/wetenschappen