Двухфотонная фотоэлектронная спектроскопия - Two-photon photoelectron spectroscopy

Импульс накачки с меньшей энергией фотовозбуждает электрон в основное состояние или же HOMO в высшую ложь возбужденное состояние. После временной задержки второй импульс с большей энергией фотоэмитирует возбужденный электрон в состояния свободных электронов выше уровень вакуума.

Решенный во времени двухфотонный фотоэлектрон (2ПЭ) спектроскопия - это спектроскопия с временным разрешением техника, которая используется для изучения электронная структура и электронные возбуждения на поверхности.[1][2] В методе используется от фемтосекунды до пикосекунды. лазерные импульсы чтобы сначала световозбудить электрон. После временной задержки возбужденный электрон фотоизлученный в свободный электрон состояние по второму импульсу. В кинетическая энергия угол вылета фотоэлектрона измеряется в анализатор 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 возможные состояния изображения на металлических поверхностях,[1][3] и электронная динамика при молекулярный интерфейсы.[4]

Основы физики

Конечная кинетическая энергия электрон можно смоделировать

где EB - энергия связи начального состояния, Eродня - кинетическая энергия фотоизлученного электрона, Φ - рабочая функция рассматриваемого материала, а Eнасос, Eзонд являются энергии фотонов лазерных импульсов соответственно. Без задержки это уравнение точно. Однако, поскольку задержка между насос и зонд импульсов увеличивается, возбужденный электрон может релаксировать в 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 (либо через вибронная муфта или электронный связь ) представляет интерес для приложений функциональных устройств, таких как солнечные батареи и светодиоды.

Экспериментальная конфигурация

Сначала лазерный импульс разделяется с помощью Разделитель луча на две разные лазерные линии. Одна лазерная линия используется для создания второй гармоники, придавая ей более высокую энергию фотона, которая будет служить пробным импульсом. Другая лазерная линия проходит через стадию задержки, которая позволяет экспериментатору изменять задержку между лазерными импульсами, падающими на образец.

Двухфотонный с временным разрешением фотоэлектронная спектроскопия обычно используется сочетание сверхбыстрых оптическая технология а также компоненты сверхвысокого вакуума. Основным оптическим компонентом является сверхбыстрая (фемтосекундная) лазерная система, генерирующая импульсы в ближнем инфракрасном диапазоне. Нелинейная оптика используются для генерации энергии фотонов в видимом и ультрафиолетовом спектральном диапазоне. Обычно для фотоэмиссии электронов требуется ультрафиолетовое излучение. Чтобы учесть решенный во времени экспериментов, необходимо использовать ступень задержки точной настройки, чтобы управлять время задержка между накачкой и зондирующим импульсом.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Вайнельт, Мартин (2002). «Двухфотонная фотоэмиссия с временным разрешением с металлических поверхностей». Журнал физики: конденсированное вещество. 14 (43): R1099 – R1141. Дои:10.1088/0953-8984/14/43/202. ISSN  0953-8984.
  2. ^ Ueba, H .; Гумхальтер, Б. (01.01.2007). «Теория двухфотонной фотоэмиссионной спектроскопии поверхностей». Прогресс в науке о поверхности. 82 (4–6): 193–223. Дои:10.1016 / j.progsurf.2007.03.002.
  3. ^ Fauster, Th .; Steinmann, W. (1995-01-01), Halevi, P. (ed.), «Двухфотонная фотоэмиссионная спектроскопия состояний изображения», Фотонные зонды поверхностей, Электромагнитные волны: последние достижения в исследованиях, Амстердам: Elsevier, стр. 347–411, Дои:10.1016 / b978-0-444-82198-0.50015-1, получено 2020-07-07
  4. ^ Чжу, X.-Y. (2002-10-01). «ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОНА НА ИНТЕРФЕЙСАХ МОЛЕКУЛ-МЕТАЛЛ: Исследование двухфотонной фотоэмиссии». Ежегодный обзор физической химии. 53 (1): 221–247. Дои:10.1146 / annurev.physchem.53.082801.093725. ISSN  0066-426X.