Time-resolved two-photon photoemission of NiO Ultra-Thin films on Ag(001)

Abstract

Photoelektronenspektroskopie ist eine der bedeutendsten Methoden zur Untersuchung der elektronischen Eigenschaften von Festkörpern und deren Oberflächen. Darüber hinaus steht mit der Zwei-Photonenphotoemission (2PPE) eine Methode zur Verfügung, welche insbesondere unbesetzte elektronische Zustände spektroskopiert. In der vorliegenden Arbeit wurden ultra-dünne NiO-Schichten auf einer Ag(001)-Oberfläche mittels zeitaufgelöster Zwei-Photonenphotoemission untersucht. Dabei kam ein neuartiges Lasersystem mit einem hochrepetierenden, vollständig faser-basierten Pumplaser in Kombination mit zwei nicht-kollinear parametrisch optischen Verstärkern für die 2PPE zum Einsatz. Dieses Setup erlaubt die unabhängige Justage der Photonenenergie des pumpenden und abfragenden Photons in einem großen Energiebereich. Für epitaktische, in-situ gewachsene NiO Filme wurden die Bildpotenzialzustände untersucht. Dabei gelang erstmals die Charakterisierung der ersten drei Bildpotenzialzustände der NiO Bilage in Bezug auf deren Bindungsenergien und Lebensdauern. Die Ergebnisse wurden mit denen der reinen Ag(001)-Oberfläche in Hinblick auf die veränderte Polarisierbarkeit der Oberfläche verglichen. Weiterhin wurden unbesetzter Ni-3d Zustände spektroskopiert. Im Zentrum stand dabei insbesondere der Vergleich mit den Ergebnissen der komplementären Methode Rastertunnelspektroskopie. Der Vergleich beider Methoden gibt Aufschluss über den möglichen Anregungsmechanismus im 2PPE-Experiment als auch eine Abschätzung des Einflusses von Korrelationseffekten im elektronischen System.