Времяразрешенный двухфотонный фотоэлектронный ( 2PPE ) спектроскопия является спектроскопией с временным разрешением методикой , которая используется для изучения электронной структуры и электронных возбуждений на поверхностях . [1] [2] В методе используются фемтосекундные и пикосекундные лазерные импульсы , чтобы сначала фотовозбудить электрон. После временной задержки возбужденный электрон фотоэмиссирует в состояние свободного электрона вторым импульсом. Кинетическая энергия и угол вылета фотоэлектрона измеряются в анализаторе энергии электронов. Чтобы облегчить исследования путей заселения и релаксации возбуждения, это измерение выполняется с разными временными задержками.
Этот метод использовался для многих различных типов материалов для изучения разнообразного экзотического поведения электронов, включая отображение потенциальных состояний на металлических поверхностях [1] [3] и динамику электронов на границах раздела молекул . [4]
Основы физики
Конечная кинетическая энергия электрона может быть смоделирована следующим образом:
где E B - энергия связи начального состояния, E kin - кинетическая энергия фотоизлученного электрона, Φ - работа выхода рассматриваемого материала, а E pump , E probe - энергии фотонов лазерных импульсов, соответственно. Без временной задержки это уравнение является точным. Однако по мере увеличения задержки между импульсами накачки и зонда возбужденный электрон может релаксировать по энергии. Следовательно, энергия фотоизлученного электрона понижается. При достаточно большой временной задержке между двумя импульсами электрон полностью расслабится и вернется в исходное состояние. Временные рамки, в которых происходит электронная релаксация, а также механизм релаксации (посредством вибронной связи или электронной связи ) представляют интерес для приложений функциональных устройств, таких как солнечные элементы и светодиоды .
Экспериментальная конфигурация
Двухфотонная фотоэлектронная спектроскопия с временным разрешением обычно использует сочетание сверхбыстрой оптической технологии и компонентов сверхвысокого вакуума. Основным оптическим компонентом является сверхбыстрая (фемтосекундная) лазерная система, генерирующая импульсы в ближнем инфракрасном диапазоне. Нелинейная оптика используется для генерации энергии фотонов в видимом и ультрафиолетовом спектральном диапазоне. Обычно для фотоэмиссии электронов требуется ультрафиолетовое излучение. Чтобы обеспечить возможность проведения экспериментов с временным разрешением , необходимо использовать ступень задержки точной настройки, чтобы управлять временной задержкой между накачкой и зондирующим импульсом.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b Вайнельт, Мартин (2002). «Двухфотонная фотоэмиссия с временным разрешением с металлических поверхностей». Журнал физики: конденсированное вещество . 14 (43): R1099 – R1141. DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 14/43/202 . ISSN 0953-8984 .
- ^ Ueba, H .; Гумхальтер, Б. (01.01.2007). «Теория двухфотонной фотоэмиссионной спектроскопии поверхностей» . Прогресс в науке о поверхности . 82 (4–6): 193–223. DOI : 10.1016 / j.progsurf.2007.03.002 .
- ^ Fauster, Th .; Steinmann, W. (1995-01-01), Halevi, P. (ed.), "Двухфотонная фотоэмиссионная спектроскопия состояний изображения" , Photonic Probes of Surface , Electromagnetic Waves: Recent Developments in Research, Amsterdam: Elsevier, pp. . 347-411, DOI : 10.1016 / b978-0-444-82198-0.50015-1 , извлекаются 2020-07-07
- ^ Чжу, X.-Y. (2002-10-01). «ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОНА НА МОЛЕКУЛЬНО-МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИНТЕРФЕЙСАХ: Исследование двухфотонной фотоэмиссии» . Ежегодный обзор физической химии . 53 (1): 221–247. DOI : 10.1146 / annurev.physchem.53.082801.093725 . ISSN 0066-426X .