Durchstimmbares, verstärktes Femtosekunden-Lasersystem
Final Report Abstract
Die hier beschaffte, durchstimmbare Femtosekundenlichtquelle stellt das Rückgrat für Forschungsprojekte, bei denen zeitaufgelöste Photoemissionsverfahren eingesetzt werden, dar. Es werden eine Reihe von Forschungsprojekten zu Femtosekunden-zeitaufgelöster Zwei-Photonen-Photoemission und direkter Photoemissionsspektroskopie durchgeführt. Die untersuchten Materialsysteme erstrecken sich von Schichtkristallen, die gespalten werden, um definierte Oberflächen herzustellen, über Adsorbatsysteme mit Molekülen auf Edelmetalloberflächen und adsorbierte epitaktische Filme Halbleitersubstraten bis zu quasi-eindimensionalen atomaren Drähten, die auf vizinalen Si-Oberflächen präpariert werden. Diese Materialien werden einer Ultrahochvakuumanlage ausgestattet mit Elektronenspektrometern untersucht. Das Ziel der Aktivitäten ist die Untersuchung angeregter Zustände in Anrege-Abfrage-Experimenten. Zum einen werden die Bindungsenergien unbesetzter elektronischer Zustände bestimmt, zum anderen wird die Relaxationsdynamik dieser Zustände durch eine Analyse der transienten Population vorgenommen. In Kombination mit winkelabhängigen Messungen wird die komplexe elektronische Struktur unbesetzter elektronischer Zustände direkt in der Zeitdomäne untersucht. Die Stärke des realisierten Experiments liegt neben der grundsätzlichen Durchführung der zeitaufgelösten Photoemissionsexperimente in der Durchstimmbarkeit der Zentralwellenlängen der verwendeten Femtosekunden-Lichtpulsen. Hierdurch lassen sich bestimmte Zuständen spezifisch anregen und diese Form der Spektroskopie kann wellenlängenabhängig durchgeführt werden. Das beschaffte Lasersystem zeichnet sich durch die Kombination von Experimenten bei höheren Anregungsdichten bis zu einigen mJ/cm^2 mit der Durchstimmbarkeit der Wellenlängen aus. Aktuelle Arbeiten beschäftigen sich mit der Analyse der optisch erzeugten Nichtgleichgewichtsverteilungen in Hochtemperatursupraleitern der Kuprate und Eisenpniktide sowie in Dichalkogeniden. Um Elektronen in quasi einer Dimension und die Dynamik von Anregungen in Ladungsdichtewellen zu studieren werden Pb und In Atome auf Halbleiteroberflächen abgeschieden und dabei atomare Drähte in der Wechselwirkung mit der Umgebung untersucht. Die Möglichkeit Überschusselektronen in Eisschichten zu erzeugen, wird in einem weiteren Projekt hinsichtlich der Ausbeute von Reaktionen, die durch Überschusselektronen in chemisch aktiven organischen Koadsorbaten ausgelöst werden, verfolgt. Erste Arbeiten, bei denen die beschaffte Lichtquelle eingesetzt wurde, sind bereits veröffentlicht. Weitere sind in Vorbereitung.
Publications
- Electron-phonon coupling in quantum-well states of the Pb/Si(111) system. J. Phys.: Condens. Matter 26, 352001 (2014)
Ligges et al.
(See online at https://doi.org/10.1088/0953-8984/26/35/352001) - Photoinduced changes in the cuprate electronic structure. Phys. Rev. B 89, 115115 (2014)
Rameau et al.
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.115115) - Unoccupied electronic structure and relaxation dynamics of Pb/Si(111). J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 195, 278 (2014)
Sandhofer et al.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.elspec.2014.04.006)
