투포톤 광전자 분광법

Two-photon photoelectron spectroscopy
낮은 에너지 펌프 펄스 광상은 접지 상태 또는 HOMO에서 전자를 더 높은 눕혀지는 흥분 상태로 만든다.시간 지연 후, 두 번째 높은 에너지 펄스는 흥분된 전자를 진공 수준 이상의 자유 전자 상태로 광학시킨다.

시간 분해형 투포톤 광전자(2PPE) 분광법은 표면의 전자 구조와 전자 배설물을 연구하는 데 사용되는 시간 분해형 분광기법이다.[1][2]이 기법은 펨토초에서 피코초까지의 레이저 펄스를 이용하여 전자를 처음으로 광신석화한다.시간 지연 후 흥분한 전자는 두 번째 펄스에 의해 자유 전자 상태로 광전된다.광전자의 운동 에너지와 방출 각도는 전자 에너지 분석기에서 측정된다.배설물의 인구 및 이완 경로에 대한 조사를 용이하게 하기 위해, 이 측정은 다른 시간 지연에서 수행된다.

이 기술은 금속 표면의 영상 전위 상태, [1][3]분자 인터페이스의 전자역학 등 다양한 이국적인 전자 행동을 연구하기 위해 많은 다양한 종류의 물질에 사용되어 왔다.[4]

기초물리학

전자의 최종 운동 에너지는 다음에 의해 모델링될 수 있다.

여기서 E는B 초기 상태의 결합 에너지, E는kin 광전자 운동 에너지, φ은 해당 물질의 작업 함수, Epump, E는probe 레이저 펄스의 광자 에너지 각각이다.시간 지연 없이 이 방정식은 정확하다.그러나 펌프와 프로브 펄스 사이의 지연이 증가함에 따라 흥분한 전자는 에너지에서 이완될 수 있다.따라서 광전자화 전자의 에너지가 낮아진다.두 펄스 사이의 시간이 충분히 지연되면 전자는 원래의 상태로 되돌아갈 것이다.태양전지와 발광 다이오드와 같은 기능적 장치의 응용에 있어 이완 메커니즘(바이브론 커플링 또는 전자 커플링을 통한)뿐만 아니라 전자적 이완이 발생하는 시간 계산이 관심사다.

실험 구성

Setup (schematic) for two-photon photoemission experiments
레이저 펄스는 먼저 빔 스플리터를 사용하여 두 개의 다른 레이저 라인으로 분할된다.하나의 레이저 라인이 두 번째 고조파를 생성하는데 사용되어 프로브 펄스가 될 더 높은 광자 에너지를 제공한다.다른 레이저 라인은 지연 단계를 통과하며, 이를 통해 실험자는 샘플에 임팩트하는 레이저 펄스 사이의 지연 시간을 변경할 수 있다.

시간 분해형 2광전자 분광기는 보통 초고속 광학 기술과 초고진공 부품을 조합하여 사용한다.주요 광학 요소는 근적외선 내에서 펄스를 생성하는 초고속(펨토초) 레이저 시스템이다.비선형 광학 장치는 가시광선과 자외선 스펙트럼 범위에서 광자에너지를 생성하는데 사용된다.전형적으로, 자외선은 전자를 광전자화하는데 필요하다.시간해결 실험이 가능하려면 펌프와 프로브 펄스 사이의 시간 지연을 조작하기 위해 미세 조정 지연 단계를 사용해야 한다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b Weinelt, Martin (2002). "Time-resolved two-photon photoemission from metal surfaces". Journal of Physics: Condensed Matter. 14 (43): R1099–R1141. doi:10.1088/0953-8984/14/43/202. ISSN 0953-8984.
  2. ^ Ueba, H.; Gumhalter, B. (2007-01-01). "Theory of two-photon photoemission spectroscopy of surfaces". Progress in Surface Science. 82 (4–6): 193–223. doi:10.1016/j.progsurf.2007.03.002.
  3. ^ Fauster, Th.; Steinmann, W. (1995-01-01), Halevi, P. (ed.), "Two-photon photoemission spectroscopy of image states", Photonic Probes of Surfaces, Electromagnetic Waves: Recent Developments in Research, Amsterdam: Elsevier, pp. 347–411, doi:10.1016/b978-0-444-82198-0.50015-1, retrieved 2020-07-07
  4. ^ Zhu, X.-Y. (2002-10-01). "ELECTRON TRANSFER AT MOLECULE-METAL INTERFACES: A Two-Photon Photoemission Study". Annual Review of Physical Chemistry. 53 (1): 221–247. doi:10.1146/annurev.physchem.53.082801.093725. ISSN 0066-426X.