Erzeugung und Ultrakurzzeitspektroskopie zweidimensionaler elektrischer Ströme an Metall- und Halbleiteroberflächen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Jens Güdde
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 195902694

Ziel des Projektes ist die optische Anregung und der zeitaufgelöste Nachweis ultrakurzer elektrischer Ströme an wohldefinierten Festkörperoberflächen zur Untersuchung der mikroskopischen Streuprozesse optisch angeregter Elektronen und deren Einfluss auf den Ladungstransport. Dabei sollen insbesondere elastische Streuprozesse untersucht werden, die zu einer Umverteilung der angeregten Elektronen im Impulsraum führen. Zum Nachweis der Ströme mittels zeit-, energie- und winkelaufgelöster Photoelektronenspektroskopie wurde dazu in der ersten Förderperiode ein Elektronenflugzeitspektrometer entwickelt, welches den Impuls von Photoelektronen in beiden Richtungen der zweidimensionalen Oberflächenbandstruktur simultan detektieren kann. In der Fortsetzung des Projektes soll dieses Flugzeitspektrometer verwendet werden, um den Zerfall von Photoströmen im topologisch geschützten Oberflächenzustand von Sb2Te3 zeitaufgelöst zu beobachten. Insbesondere soll dabei der Einfluss der Spintextur des Oberflächenzustandes auf die Impulsstreuung und das damit impliziere Verbot direkter Rückstreuung untersucht werden. In einem zweiten Schritt soll der gleichzeitig beobachtbare Bereich des Impulsraums auf eine volle Brillouinzone erweitert werden, indem das Flugzeitspektrometer mit einer von uns entwickelten HHG-Laserquelle kombiniert wird. Damit soll die Ladungstransferdynamik zwischen verschiedenen Punkten der Oberflächenbrillouinzone von Übergangsmetall-Dichalkogeniden nach optischer Anregung im Sichtbaren untersucht werden. Durch Verwendung zirkular polarisierten Lichts soll außerdem versucht werden, spinpolarisierte Ströme an der Oberfläche dieser Materialien zu erzeugen und die Zerfallsdynamik mit dem Flugzeitspektrometer zu beobachten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Ulrich Höfer