Двухфотонная фотоэлектронная спектроскопия

с временным разрешением Двухфотонная фотоэлектронная ( 2PPE ) спектроскопия — это метод спектроскопии с временным разрешением , который используется для изучения электронной структуры и электронных возбуждений на поверхностях . ^[1]^[2] В этом методе используются фемтосекундные и пикосекундные лазерные импульсы для первого фотовозбуждения электрона. После некоторой задержки возбужденный электрон фотоэмитируется в свободное электронное состояние вторым импульсом. Кинетическая энергия и угол вылета фотоэлектрона измеряются в анализаторе энергии электронов . Для облегчения исследования путей заселения и релаксации возбуждения это измерение проводится с различными временными задержками.

Этот метод использовался для многих различных типов материалов для изучения разнообразного экзотического поведения электронов, включая потенциальные состояния изображений на металлических поверхностях, ^[1]^[3] и динамика электронов на молекулярных границах раздела. ^[4]

Базовая физика

Конечную кинетическую энергию электрона можно смоделировать формулой

E_{\text{B}}=E_{\text{pump}}+E_{\text{probe}}-E_{\text{kin}}-\Phi

где E _B — энергия связи исходного состояния, E _kin — кинетическая энергия фотоэмитированного электрона, Φ — работа выхода рассматриваемого материала, а E _pump , E _зонд — энергии фотонов лазерных импульсов, соответственно. Без задержки по времени это уравнение является точным. Однако по мере увеличения задержки между импульсами накачки и зондирования возбужденный электрон может релаксировать по энергии. Следовательно, энергия фотоэмитированного электрона снижается. При достаточно большой временной задержке между двумя импульсами электрон полностью релаксирует и возвращается в исходное состояние. Временные рамки, в которых происходит электронная релаксация, а также механизм релаксации (либо через вибронную связь , либо через электронную связь ) представляют интерес для приложений функциональных устройств, таких как солнечные элементы и светоизлучающие диоды .

Экспериментальная конфигурация

Двухфотонная фотоэлектронная спектроскопия с временным разрешением обычно использует сочетание сверхбыстрой оптической технологии, а также 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 диапазоне спектра. Обычно для фотоэмиссии электронов требуется ультрафиолетовое излучение. Чтобы обеспечить возможность проведения экспериментов с временным разрешением , необходимо использовать ступень точной настройки задержки, чтобы манипулировать временной задержкой между накачкой и зондирующим импульсом.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Вайнельт, Мартин (2002). «Двухфотонная фотоэмиссия с временным разрешением с металлических поверхностей». Физический журнал: конденсированное вещество . 14 (43): Р1099–Р1141. дои : 10.1088/0953-8984/14/43/202 . ISSN 0953-8984 . S2CID 250856541 .
^ Уэба, Х.; Гамхалтер, Б. (1 января 2007 г.). «Теория двухфотонной фотоэмиссионной спектроскопии поверхностей» . Прогресс в науке о поверхности . 82 (4–6): 193–223. дои : 10.1016/j.progsurf.2007.03.002 .
^ Фаустер, Т.; Штайнманн, В. (1995-01-01), Халеви, П. (редактор), «Двухфотонная фотоэмиссионная спектроскопия состояний изображения» , Фотонные зонды поверхностей , Электромагнитные волны: последние достижения в исследованиях, Амстердам: Elsevier, стр. . 347–411, номер домена : 10.1016/b978-0-444-82198-0.50015-1 , ISBN. 9780444821980 , получено 7 июля 2020 г.
^ Чжу, X.-Y. (01.10.2002). «ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНА НА границах раздела МОЛЕКУЛА-МЕТАЛЛ: исследование двухфотонной фотоэмиссии» . Ежегодный обзор физической химии . 53 (1): 221–247. doi : 10.1146/annurev.physchem.53.082801.093725 . ISSN 0066-426X . ПМИД 11972008 .

[Weinelt2002-1] Jump up to: ^а ^б Вайнельт, Мартин (2002). «Двухфотонная фотоэмиссия с временным разрешением с металлических поверхностей». Физический журнал: конденсированное вещество . 14 (43): Р1099–Р1141. дои : 10.1088/0953-8984/14/43/202 . ISSN 0953-8984 . S2CID 250856541 .

[2] Уэба, Х.; Гамхалтер, Б. (1 января 2007 г.). «Теория двухфотонной фотоэмиссионной спектроскопии поверхностей» . Прогресс в науке о поверхности . 82 (4–6): 193–223. дои : 10.1016/j.progsurf.2007.03.002 .

[3] Фаустер, Т.; Штайнманн, В. (1995-01-01), Халеви, П. (редактор), «Двухфотонная фотоэмиссионная спектроскопия состояний изображения» , Фотонные зонды поверхностей , Электромагнитные волны: последние достижения в исследованиях, Амстердам: Elsevier, стр. . 347–411, номер домена : 10.1016/b978-0-444-82198-0.50015-1 , ISBN. 9780444821980 , получено 7 июля 2020 г.

[4] Чжу, X.-Y. (01.10.2002). «ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНА НА границах раздела МОЛЕКУЛА-МЕТАЛЛ: исследование двухфотонной фотоэмиссии» . Ежегодный обзор физической химии . 53 (1): 221–247. doi : 10.1146/annurev.physchem.53.082801.093725 . ISSN 0066-426X . ПМИД 11972008 .

[1]

[2]

[3]

[4]