Advanced laboratory-based photoelectron spectroscopies on metal and oxide surfaces

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden die Oberflächen von Metallen und Oxiden mittels der Labor-basierten fortgeschrittenen Photoelektronenspektroskopie untersucht. Ein zentraler Punkt dieser Arbeit ist die Entwicklung einer neuartigen Vakuum-Ultraviolett Lichtquelle, die auf der Erzeugung hoher Harmonischen von Femtosekunden Laserpulsen bei Megahertz Wiederholraten basiert. Diese Lichtquelle wird mit Flugzeit-Elektronenspektroskopie kombiniert und erlaubt effiziente winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie an Ag(001) und Cu(111) Oberflächen sowie zeitaufgelöste Photoelektronenspektroskopie an SiO2/Si(001) Oberflächen. Der Aufbau wird für Doppelphotoemission an Ag(001) und Cu(111) Oberflächen eingesetzt, und die bandabhängige Elektronenpaar-Emission wird mithilfe der hohen Energieauflösung beobachtet. Alternativ zu Flugzeit-basierten Methoden wird Impulsmikroskopie zur Untersuchung der zweidimensionalen elektronischen Struktur von quasikristallinen BaTiO3-basierten ultradünnen Schichten auf Pt(111) verwendet.

In this work the surfaces of metals and oxides are investigated by advanced methods of photoelectron spectroscopy in a laboratory environment. One essential aspect of this work is the development of a novel vacuum-ultraviolet light source using high-order harmonic generation of femtosecond laser pulses at megahertz repetition rates. This new light source is combined with time-of-flight electron spectroscopy and allows efficient angle-resolved photoelectron spectroscopy on Ag(001) and Cu(111) surfaces as well as time-resolved photoelectron spectroscopy on SiO2/Si(001) surfaces. The setup is further extended for double photoemission on Ag(001) and Cu(111) surfaces, where band-dependent electron pair emission can be resolved due to the high energy resolution. As an alternative to the time-of-flight methods, momentum microscopy is applied to study the two-dimensional electronic structure of BaTiO3-derived ultrathin quasicrystalline layers on Pt(111).