Jan-Peter Bäcker und Martin Lonsky
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- Waldemar Hafner
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1 Jan-Peter Bäcker und Martin Lonsky
2 Photoemissionsspektroskopie Jan-Peter Bäcker und Martin Lonsky
3 Inhalt PES allgemein Experimenteller Aufbau ARPES Photon-Elektron-Wechselwirkung Deutung der Messergebnisse Aktuelle Anwendungen in der Forschung
4 PES allgemein
5 PES allgemein Photonen mit 10 bis 1500 ev Energie auf Festkörper
6 PES allgemein Photonen mit 10 bis 1500 ev Energie auf Festkörper Photoeffekt: Auslösung von Elektronen
7 PES allgemein Photonen mit 10 bis 1500 ev Energie auf Festkörper Photoeffekt: Auslösung von Elektronen Messung der Elektronenenergien und Anzahl
8 PES allgemein Photonen mit 10 bis 1500 ev Energie auf Festkörper Photoeffekt: Auslösung von Elektronen Messung der Elektronenenergien und Anzahl Chemische Zusammensetzung des Festkörpers, vor allem der Oberfläche
9 PES allgemein Photonen mit 10 bis 1500 ev Energie auf Festkörper Photoeffekt: Auslösung von Elektronen Messung der Elektronenenergien und Anzahl Chemische Zusammensetzung des Festkörpers, vor allem der Oberfläche Elektronische Struktur mit ARPES (angleresolved PES)
10 Experimenteller Aufbau
11 Experimenteller Aufbau
12 Experimenteller Aufbau Unterschiedliche Klassifikationen: ARPES (angle-resolved) IPES (inverse PES) XPS (Röntgen) UPS (UV-Licht) Koinzidente PES (>1 Elektron ausgelöst)
13 Experimenteller Aufbau Lichtquellen
14 Experimenteller Aufbau Lichtquellen Gasentladungslampe
15 Synchrotron Experimenteller Aufbau Lichtquellen
16 Experimenteller Aufbau Lichtquellen Synchrotron Vorteile: Monochromator erlaubt Auswahl der Photonenergie aus breitem Spektrum Hohe Intensität Variable Polarisation Messungen auf niedrigen Zeitskalen (< ns)
17 Photon-Elektron-Wechselwirkung Photoeffekt und Impulserhaltung
18 Photon-Elektron-Wechselwirkung Photoeffekt und Impulserhaltung Übergangswahrscheinlichkeit nach Fermis Goldener Regel:
19 Photon-Elektron-Wechselwirkung Photoeffekt und Impulserhaltung Übergangswahrscheinlichkeit nach Fermis Goldener Regel: WW-Hamiltonian in Coulombeichung und linearer Approximation:
20 Photon-Elektron-Wechselwirkung Photoeffekt und Impulserhaltung
21 Photon-Elektron-Wechselwirkung Photoeffekt und Impulserhaltung Kinetische Energie eines Photoelektrons:
22 Photon-Elektron-Wechselwirkung Photoeffekt und Impulserhaltung Kinetische Energie eines Photoelektrons: Intensität des Lichts: beeinflusst Anzahl der Photoelektronen, aber nicht die kinet. Energie
23 Beispiel: PES-Spektrum
24 Photon-Elektron-Wechselwirkung Photoeffekt und Impulserhaltung Kinetische Energie eines Photoelektrons: Intensität des Lichts: beeinflusst Anzahl der Photoelektronen, aber nicht die kinet. Energie Impulserhaltung: (Impuls des Photons vernachlässigbar)
25 Photon-Elektron-Wechselwirkung Photoeffekt und Impulserhaltung Impuls senkrecht zur Oberfläche nicht erhalten! Impulserhaltung: (Impuls des Photons vernachlässigbar)
26 Photon-Elektron-Wechselwirkung Photoeffekt und Impulserhaltung Impuls senkrecht zur Oberfläche nicht erhalten! k gesamt lässt sich zumindest bei niedrigdimensionalen Systemen oder durch zusätzliche Annahmen bestimmen
27 Photon-Elektron-Wechselwirkung Mittlere freie Weglänge von Photoelektronen
28 Photon-Elektron-Wechselwirkung Mittlere freie Weglänge von Photoelektronen Betrachte Bereich ev: Mittl. freie Weglänge e- ca. 5 Angström
29 Photon-Elektron-Wechselwirkung Mittlere freie Weglänge von Photoelektronen Betrachte Bereich ev: Mittl. freie Weglänge e- ca. 5 Angström Photonen: etwa 1000 Angström
30 Photon-Elektron-Wechselwirkung Mittlere freie Weglänge von Photoelektronen Betrachte Bereich ev: Mittl. freie Weglänge e- ca. 5 Angström Photonen: etwa 1000 Angström Die PES ist also sehr oberflächensensitiv!
31 Deutung der Messergebnisse
32 Experiment vs. Theorie
33 Aktuelle Anwendungen Aktuell: 2 mev Energieauflösung, 0.2 Winkelauflösung (2003) Untersuchung von Kuprat-Supraleitern Beobachtung von dispersiven elektronischen Eigenschaften d-wellen Energielücke im Supraleiter
34 Quellen Andrea Damascelli et al.: Angle-resolved photoemission studies of the cuprate superconductors, Reviews of Modern Physics Volume 75, April 2003, pp title=datei:edelgase_in_entladungsroehren.jpg&filetimestamp=
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