Elektronische Anregungen an Oberflächen und Grenzflächen

Absorption von Licht durch Materie erfolgt über Anregung von Ladungsträgern. Der Zerfall dieser Anregungen bestimmt die Rate, mit der Lichtenergie letztendlich im Festkörper verteilt wird. Diese Prozesse sind daher von zentraler Bedeutung für Aspekte wie die Effizienz von Solarzellen, den Ablauf photochemischer Reaktionen an Oberflächen oder die spezifischen Eigenschaften bei der Materialbearbeitung mit Lasern. Weiter...

Image for ElectronicExcitationsLadungsträgerdynamik in Graphit gemessen am H-Punkt [3].

Zur Untersuchung der Ladungsträgerdynamik in Festkörpern und an deren Oberflächen nutzen wir in unserer Forschung die zeitaufgelöste Zwei-Photonen Photoemission (TR-2PPE) und die zeit- und winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie (TR-ARPES). Beispiele für unsere Arbeiten sind Untersuchungen zu Ladungstransferprozessen an modelhaften Adsorbat-Oberflächensystemen [1], zum Zerfall heißer Elektronen in Metallen [2] und zur Ladungsträgerthermalisierung in Graphit-basierten Materialien [3].

Ergebnis einer zeit- und winkelaufgelöste Photoemissionsmessung (TR-ARPES) an Graphit. Der rechte Graph ergibt sich aus der Integration der experimentellen Daten über den Elektronenimpuls k// und  illustriert, wie sich das Elektronensystem durch Absorption eines ultrakurzen Laserpulses zunächst stark aufheizt und dann wieder abkühlt.

[1] “Excited states in the alkali/noble metal surface systems: a model system for the study of charge transfer dynamics at surfaces“ J.P. Gauyaqc., A.G. Borisov, M. Bauer, Prog. Surf. Sci. 82, 244 (2007).  doi:10.1016/j.progsurf.2007.03.006

[2] “Hot electron lifetimes in metals probed by time-resolved two-photon photoemission" M. Bauer, A. Marienfeld, and M. Aeschlimann; Prog. Surf. Sci. 90, 319 (2015). doi:10.1016/j.progsurf.2015.05.001

[3] "Hot Electron Cooling in Graphite: Supercollision versus Hot Phonon Decay" A. Stange, C. Sohrt, L.X. Yang, G. Rohde, K. Janssen, P. Hein, L.-P. Oloff, K. Hanff, K. Rossnagel, and M. Bauer; Phys. Rev. B 92, 184303 (2015), doi:10.1103/PhysRevB.92.184303