Verstärktes Yb-Femtosekunden-Lasersystem
Final Report Abstract
Die in der Arbeitsgruppe entwickelte ultraschnelle Niederenergie-Elektronenbeugung („ULEED“ für engl. „Ultrafast Low-Energy Electron Diffraction“) ermöglicht die Untersuchung der Strukturdynamik an Oberflächen und in dünnen Filmen. In dieser Technik werden ultraschnelle Strukturveränderungen einer optisch angeregten Probe über die Beugung niederenergetischer Elektronenpulse abgetastet. In einem Pump-Tast-Verfahren wird dabei das Beugungsbild der Oberfläche für definierte Wartezeiten (im Femtound Pikosekundenbereich) zwischen der gepulsten Anregung und dem Elektronenpuls aufgenommen. Die Kombination der Aufnahmen für verschiedene Wartezeiten ergibt dabei die anregungsinduzierte zeitliche Entwicklung der Struktur und lässt Rückschlüsse auf mikroskopische Kopplungsmechanismen und Energieumwandlungsprozesse zu. In dem Großgeräte-Verfahren wurde mit dem verstärkten Yb-Femtosekunden-Lasersystem die wesentliche Strahlungsquelle für diese Experimente beantragt. Das Lasersystem dient hierbei der Anregung der Probenoberfläche sowie der Erzeugung der genutzten Elektronenpulse. Die verschiedenen Anforderungen der Probenanregung und Elektronenpulserzeugung erfordern dabei Femtosekunden-Laserimpulse, die über einen weiten Spektralbereich durchstimmbar sind. Seit der Inbetriebnahme des Lasersystems wurde es eingesetzt, um (i) hochkompakte Quellen für die Erzeugung ultrakurzer Elektronenpulse zu entwickeln und zu erproben und (ii) die ersten zeitaufgelösten ULEED-Untersuchungen in Rückstreuung von Oberflächen durchzuführen. Exemplarische Ergebnisse sind hierbei die Beobachtung der Phasenordnungskinetik und Ausbildung langreichweitiger Ordnung nach einem strukturellen Phasenübergang. Weitere Ergebnisse sind die Demonstration kohärenter Kontrolle eines strukturellen Phasenübergangs in einem Oberflächensystem sowie die Beobachtung der Struktur und Dynamik molekularer Adsorbate. Diese Projekte werden gefördert im Rahmen eines Starting Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC): „Observing structural dynamics at surfaces with Ultrafast Low-Energy Electron Diffraction“.
Publications
-
Nanotip-based photoelectron microgun for ultrafast LEED. Structural Dynamics, 4(4).
Storeck, Gero; Vogelgesang, Simon; Sivis, Murat; Schäfer, Sascha & Ropers, Claus
-
Phase ordering of charge density waves traced by ultrafast low-energy electron diffraction. Nature Physics, 14(2), 184-190.
Vogelgesang, S.; Storeck, G.; Horstmann, J. G.; Diekmann, T.; Sivis, M.; Schramm, S.; Rossnagel, K.; Schäfer, S. & Ropers, C.
-
Structural dynamics probed by high-coherence electron pulses. MRS Bulletin, 43(7), 504-511.
Feist, Armin; Storeck, Gero; Schäfer, Sascha & Ropers, Claus
-
Surface resonance of the (2×1) reconstructed lanthanum hexaboride (001)-cleavage plane: A combined STM and DFT study. Physical Review B, 100(20).
Buchsteiner, P.; Sohn, F.; Horstmann, J. G.; Voigt, J.; Ciomaga Hatnean, M.; Balakrishnan, G.; Ropers, C.; Blöchl, P. E. & Wenderoth, M.
-
Ultrafast low-energyelectron diffraction at surfacesProbing transitions and phase-orderingof charge-density waves
Vogelgesang, Simon
-
Coherent control of a surface structural phase transition. Nature, 583(7815), 232-236.
Horstmann, Jan Gerrit; Böckmann, Hannes; Wit, Bareld; Kurtz, Felix; Storeck, Gero & Ropers, Claus
