zeitaufgelöstes micro-ARPES und TOF-PEEM Experiment (Teilfinanzierung)

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525665346

Wir schlagen einen Aufbau für zeit- und winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie mit μm-großem Sichtfeld im realen Raum (tr-μARPES) und zeitaufgelöste Photoemissionselektronenmikroskopie (tr-PEEM) vor. Der Aufbau umfasst einen 100-kHz-Laserverstärker, einen optisch-parametrischen Verstärker (OPA) mit Differenzfrequenzgenerierung (DFG) zur effizienten Erzeugung von Pumpimpulsen im mittleren Infrarotbereich, eine Quelle zur Erzeugung von (extrem) ultravioletten Abfrageimpulsen, eine TOF-PEEM-Kammer mit einem Flugzeit-Photoemissions-Elektronenmikroskop (auch Flugzeit-Impulsmikroskop genannt), einen Helium-gekühlten Probenmikroskoptisch, eine Probenpräparationskammer und eine Probenschleuse. Dieser Aufbau wird es uns ermöglichen, die Nichtgleichgewichts-Ladungsträgerdynamik sowohl im realen als auch im reziproken Raum und die transiente Bandstruktur verschiedener niedrigdimensionaler Festkörper und zweidimensionaler Heterostrukturen zu messen, die sichtbaren, infraroten sowie Starkfeld-MIR-Pumpimpulsen ausgesetzt werden. Das geplante TOF-PEEM bietet wichtige Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen hemisphärischen Analysatoren, darunter (1) die Möglichkeit, Bilder sowohl im realen als auch im reziproken Raum aufzunehmen, wobei der gesamte Photoemissionshorizont in einer einzigen Aufnahme erfasst werden kann, und (2) die Möglichkeit, das Sichtfeld des TOF-PEEM im μARPES-Modus zu verkleinern, was uns die Messung der Bandstruktur kleiner oder inhomogener Proben ermöglicht. Die Wiederholrate von 100 kHz gewährleistet ein hervorragendes Signal-Rausch-Verhältnis bei angemessenen Integrationszeiten und mildert Probleme durch Raumladungseffekte. Kryogene Temperaturen ermöglichen uns den Zugang zu verschiedenen symmetriegebrochenen Grundzuständen. Der Aufbau wird zur Untersuchung der Ladungsträgerdynamik in verdrehten van-der-Waals-Heterostrukturen sowie der transienten Bandstruktur verschiedener niedrigdimensionaler Festkörper verwendet, die einer quasi-periodischen MIR-Anregung ausgesetzt sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: zeitaufgelöstes micro-ARPES und TOF-PEEM Experiment
• Gerätegruppe: 1780 Photoelektronenspektrometer (UPS und XPS)
• Antragstellende Institution: Universität Regensburg
• Leiterin: Professorin Dr. Isabella Gierz-Pehla