Attosekunden-zeitaufgelöste Streaking-Spektroskopie als Sonde für Starkfeldeffekte an der Festkörper-Vakuum-Grenzfläche von Schichtmaterialien

• Antragsteller: Professor Dr. Walter Pfeiffer
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281309810

Starke elektromagnetische Felder im Bereich der Festkörper-Vakuum-Grenzfläche können dynamisch Oberflächeneigenschaften beeinflussen und ermöglichen die Steuerung von Ladungstransferprozessen an Grenzflächen auf Zeitskalen unterhalb einer Feldoszillation. Die Anwendung einer solchen Starkfeldkontrolle an Grenzflächen erfordert jedoch eine Kenntnis des lokalen Strahlungsfeldes mit atomarer räumlicher Auflösung und damit auch ein Verständnis der relevanten mikroskopischen Prozesse in dem massiv gestörten elektronischen Vielteilchensystem. Gegenwärtig ist diese Feldverteilung unbekannt. Das Projekt strebt ein verbessertes Verständnis der grundlegenden Prozesse an, die die Wirkung eines starken Infrarotfeldes an Grenzflächen bestimmen. Es adressiert damit auch offene Fragen hinsichtlich der Dynamik der Photoemission. Um diese Ziele zu erreichen wird Attosekunden-zeitaufgelöste Streaking-Spektroskopie an Festkörperoberflächen eingesetzt. Photoelektronen, die durch einen einzelnen Attosekunden-XUV-Puls angeregt wurden, bewegen sich durch die Festkörper-Vakuum-Grenzfläche und wechselwirken dabei mit dem intensiven Streaking-Feld. Die grundlegenden Mechanismen und Prozesse, die die dabei beobachteten zeitlichen Verzögerungen bestimmen, sind noch nicht abschließend geklärt. Eine einheitliche theoretische Beschreiung des Vorgangs steht noch aus. Im Projekt werden van der Waals Schichtkristalle und andere Schichtmaterialien eingesetzt, um den Ursprungpunkt der Photoelektronen mit atomarer Genauigkeit festzulegen. Die bislang durchgeführten Arbeiten weisen darauf hin, dass das Streaking der Photoelektronen durch lokale Felder im Bereich der Grenzfläche bestimmt wird. Durch weitere Experimente an Schichtmaterialien mit unterschiedlichen optischen Antwortfunktionen und an Monolagen dieser Schichtmaterialien soll diese Arbeitshypothese getestet und erhärtet werden. Die systematische Untersuchung der Winkelabhängigkeit des Streakingeffektes soll dabei wichtige Hinweise liefern.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1840: Quantum Dynamics in Tailored Intense Fields (QUTIF)
• Großgeräte: Delay-Line-Detektor for angle resolved streaking photoemission spectroscopy
• Gerätegruppe: 1780 Photoelektronenspektrometer (UPS und XPS)