Laser-angeregte Photoemissions-Elektronenmikroskopie an oxidischen Oberflächen

Abstract

Bei schwellennaher Anregung in Photoemissionsexperimenten ist man sehr empfindlich auf Unterschiede in der Austrittsarbeit. In der vorliegenden Arbeit konnte am Beispiel der BaTiO3(001)-Oberfläche unter Verwendung eines in seiner Photonenenergie durchstimmbaren Lasersystems gezeigt werden, dass dieser Kontrastmechanismus die Abbildung ferroelektrischer Domänen im Photoemissionselektronenmikroskop (PEEM) ermöglicht. Dabei wurden die Domänenstrukturen sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen untersucht. Auch für die (001)-Oberfläche des Multiferroikums BiFeO3 wurden Domänen beobachtet, die zusätzlich linearen Dichroismus zeigen. Dieser liegt vermutlich in den antiferromagnetischen Eigenschaften des Kristalls begründet. In Zwei-Photonen-Experimenten konnte mit fs-Zeitauflösung die Elektronendynamik einer Ag(001)-Oberfläche am Beispiel des ersten Bildpotentialzustands und plasmonischer Anregungen ortsaufgelöst untersucht werden. Außerdem weisen Photoemissionsexperimente an dünnen Sexithiophen-Filmen darauf hin, dass die anregende UV-Strahlung eine Oligomerisation der organischen Moleküle auslösen kann.

By exciting photoelectrons close to the threshold, photoemission experiments are very sensitive to differences in the work function. In this work an energetically tunable laser system has been used to show exemplarily for the BaTiO3(001) surface that this contrast mechanism enables the imaging of ferroelectric domains by using a photoemission electron microscope. There, the domain patterns observed at room and higher temperatures are analyzed. Also for the (001) surface of multiferroic BiFeO3 domains are observed, which additionally show linear dichroism. Very likely, this dichroic behavior is caused by the antiferromagnetic properties of the material. In Two-Photon-Photoemission experiments the electron dynamics of a Ag(001) surface using the examples of the first image potential state and plasmonic excitations were spatially resolved investigated with fs-time resolution. Furthermore, photoemission experiments of thin sexithiophene films lead to the conclusion that the exciting UV radiation may cause an oligomerisation of the organic molecules.