J. Phys. France 45, 1223-1230 (1984)
DOI: 10.1051/jphys:019840045070122300

A model simplification of dielectric responses and metal surface electrodynamics

R. Monreal, P. de Andrés, F. Flores et F. García-Moliner

Departamento de Fisica del Estado Sólido (UAM) and Instituto de Fisica del Estado Sólido (CSIC), Universidad Autónoma, Cantoblanco, Madrid 34, Spain

Abstract
First the dielectric response of a bulk free electron metal is simplified so that it contains both collective mode (plasmon) and single particle mode structure, taken up by one single effective electron-hole pair mode of appropriate spectral strength. Then the enhanced local excitation of electron hole pairs in the surface region is modelled by addition of a phenomenological term with empirically adjustable amplitude. This provides an approximate surface response function. The first model yields very good results for the internal photoyield. The second is supplemented with a simplified surface barrier (a square step with the jellium edge withdrawn to ensure charge conservation) and corresponding electronic wavefunctions. This yields fairly good results for the total photoyield, while providing a very substantial simplification.

Résumé
Nous proposons d'abord un modèle simplifié pour la réponse diélectrique en volume d'un métal d'électrons libres incluant à la fois les modes d'excitation individuel et collectif (plasmon) qui sont regroupés en un seul mode électron-trou d'intensité spectrale appropriée. Nous modélisons ensuite l'excitation locale de paires électron-trou en surface par l'addition d'un terme phénoménologique d'amplitude ajustable. Ceci fournit une fonction réponse en surface approchée. Le premier modèle donne de bans résultats pour l'effet photoélectrique interne. Au second modèle nous ajoutons une barrière de surface (une marche carrée, le jellium étant supprimé pour assurer la conservation de la charge) et une fonction d'onde électronique correspondante. Ceci donne d'assez bons résultats pour le rendement photonique total, compte tenu de la nature simplifiée du modèle.

PACS
7320M - Collective excitations (including excitons, polarons, plasmons and other charge-density excitations).

Key words
dielectric function -- electrodynamics -- metal theory -- photoemission -- plasmons -- surface electron states