Dvoufotonová fotoelektronová spektroskopie - Two-photon photoelectron spectroscopy

Pulz čerpadla s nižší energií fotoexcituje elektron v a základní stav nebo HOMO do vyšší lži vzrušený stav. Po časovém zpoždění druhý, vyšší energetický puls, fotoemituje excitovaný elektron do volných elektronů nad úroveň vakua.

Časově vyřešeno dvoufotonový fotoelektron (2PPE) spektroskopie je a časově rozlišená spektroskopie technika, která se používá ke studiu elektronická struktura a elektronické buzení v povrchy.[1][2] Tato technika využívá femtosekundy až pikosekundy laserové pulsy aby nejprve fotoexcit elektron. Po časové prodlevě je vzrušený elektron fotoemitováno do volný elektron stav o druhý puls. The Kinetická energie a úhel vyzařování fotoelektronu se měří v analyzátor elektronové energie. Aby se usnadnilo vyšetřování populačních a relaxačních drah excitace, toto měření se provádí v různých časových prodlevách.

Tato technika byla použita pro mnoho různých typů materiálů ke studiu různých chování exotických elektronů, včetně stavů potenciálu obrazu na kovových površích,[1][3] a elektronová dynamika při molekulární rozhraní.[4]

Základní fyzika

Konečná kinetická energie elektron lze modelovat pomocí

kde EB je vazebná energie počátečního stavu, Epříbuzní je kinetická energie fotoemitovaného elektronu, Φ je pracovní funkce dotyčného materiálu a Ečerpadlo, E.sonda jsou fotonové energie laserových pulzů. Bez časového zpoždění rovnice je přesný. Vzhledem k tomu, že zpoždění mezi čerpadlo a sonda pulzy se zvyšují, vzrušený elektron se může uvolnit v energii. Proto je energie fotoemitovaného elektronu snížena. S dostatečně velkým časovým zpožděním mezi dvěma impulsy se elektron uvolní až do původního stavu. Časové stupnice, ve kterých dochází k elektronické relaxaci, a také relaxační mechanismus (buď prostřednictvím vibronická spojka nebo elektronické spojka ) je zajímavý pro aplikace funkčních zařízení, jako jsou solární články a diody vyzařující světlo.

Experimentální konfigurace

Laserový puls je nejprve rozdělen pomocí a rozdělovač paprsků do dvou různých laserových linií. Jedna laserová linie se používá k vytvoření druhé harmonické, což jí dává vyšší fotonovou energii, která bude sloužit jako impuls sondy. Druhá laserová linie prochází fází zpoždění, což umožňuje experimentátorovi měnit zpoždění mezi laserovými impulsy dopadajícími na vzorek.

Časově rozlišený dvoufoton fotoelektronová spektroskopie obvykle používá kombinaci ultrarychlé optická technologie stejně jako komponenty s velmi vysokým vakuem. Hlavní optickou složkou je ultrarychlý (femtosekundový) laserový systém, který generuje pulsy v blízké infračervené oblasti. Nelineární optika se používají ke generování fotonových energií ve viditelném a ultrafialovém spektrálním rozsahu. Typicky je ultrafialové záření vyžadováno pro fotoemitové elektrony. S cílem umožnit časově vyřešeno experimenty, musí být použito jemné zpoždění, aby bylo možné manipulovat s čas prodleva mezi čerpadlem a pulzem sondy.

Viz také

Reference

  1. ^ A b Weinelt, Martin (2002). "Časově rozlišená dvoufotonová fotoemise z kovových povrchů". Journal of Physics: Condensed Matter. 14 (43): R1099 – R1141. doi:10.1088/0953-8984/14/43/202. ISSN  0953-8984.
  2. ^ Ueba, H .; Gumhalter, B. (01.01.2007). "Teorie dvoufotonové fotoemisní spektroskopie povrchů". Pokrok v povrchové vědě. 82 (4–6): 193–223. doi:10.1016 / j.progsurf.2007.03.002.
  3. ^ Fauster, Th .; Steinmann, W. (01.01.1995), Halevi, P. (ed.), „Dvoufotonová fotoemisní spektroskopie stavů obrazu“, Fotonické sondy povrchů„Elektromagnetické vlny: poslední vývoj ve výzkumu, Amsterdam: Elsevier, s. 347–411, doi:10.1016 / b978-0-444-82198-0.50015-1, vyvoláno 2020-07-07
  4. ^ Zhu, X.-Y. (2002-10-01). „ELEKTRONOVÝ PŘENOS NA MOLEKULOVÝCH KOVOVÝCH ROZHRANÍCH: Dvoufotonová fotoemisní studie“. Roční přehled fyzikální chemie. 53 (1): 221–247. doi:10,1146 / annurev.physchem. 53,082801,093725. ISSN  0066-426X.