Femtosekundenspektroskopie elektronischer Anregungen in nanostrukturierten Systemen
Die Zweiphotonen-Photoemission (2PPE) ist eine moderne Methode zur Charakterisierung elektronischer Anregungen an Oberflächen. In Form der zeitaufgelösten 2PPE mit Femtosekunden-Lasern ist sie die einzige Methode zur Untersuchung der schnellen Dynamik dieser Anregungen. In diesem Projekt soll die Femtosekundenspektroskopie mit der Photoelektronen-Mikroskopie (PEEM) kombiniert werden, um gleichzeitig hohe Orts-, Energie- und Zeitauflösung zu nutzen.
Die Zweiphotonen-Photoemission wird aufbauend auf früheren Arbeiten am Max-Born-Institut zur Untersuchung von Lebensdauern und Relaxation elektronischer Anregungen und zur Untersuchung von dynamischen Strukturänderungen an dünnen Adsorbat- und Oxidschichten eingesetzt werden. Durch die Kombination mit einem Photoelektronenmikroskop soll die Femtosekunden-Zeitauflösung mit Nanometer-Ortsauflösung erreichbar werden. Diese extrem leistungsfähige und ambitionierte Kombination, die erst vor wenigen Jahren vorgeschlagen wurde und die momentan weltweit von ersten Gruppen aufgebaut wird, ermöglicht die Dynamik von mikro- und nanostrukturierten Oberflächen erstmalig zu untersuchen.
Im neuen Laserlabor werden die Eigenschaften der angeregten elektronischen Zustände und in dünnen organischen (Sexithiophen, Pentazen und PTCDA) Filmen auf Oxidoberflächen zeitaufgelöst untersucht. Systematische Untersuchungen, die von wohl charakterisierten Einkristalloberflächen starten und die die Präparation bzw. das Wachstum der Molekülschichten mit oberflächenphysikalischen Methoden (STM, AFM, LEED, XPS, UPS, teilweise über ein UHV-Transfersystem zu anderen Apparaturen) charakterisieren, sollen zu einem Verständnis der 'vertikalen' (schichtdickenabhängigen) und lateralen Kopplung elektronischer Anregungen in dünnen organischen Filmen führen. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die Untersuchung des Einflusses von lateraler Strukturierung auf Dynamik und Kopplung der Anregung in der Adsorbatschicht. Die Strukturierung soll durch eine geeignete Wahl eines strukturierten Substrats bzw. durch die Ausnutzung lateraler Wechselwirkungen in der organischen Adsorbatschicht erreicht werden. Durch die Kombination von Laseranregung mit Photoelektronenmikroskopie sind die dynamischen Eigenschaften an selektierten Nanokristalliten und an Korngrenzen dem Experiment direkt zugänglich