Bilderhaltendes Spinpolarimeter für Impulsmikroskopie

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 499348337

Beantragt wird ein bilderhaltendes Spinpolarimeter, welches einem vorhandenen Aufbau zur energie-, zeit- und impulsaufgelösten Photoemissionsmikroskopie die Fähigkeit verleihen wird, den Spin als zusätzliche Messgröße zu erfassen. Dieser erweiterte Aufbau steht im Mittelpunkt einer Vielzahl der derzeitigen und zukünftigen Forschungsaktivitäten der Cinchetti Arbeitsgruppe, dessen Schwerpunkt die optische Manipulation der magnetischen und elektronischen Eigenschaften von Festkörpern auf den kürzesten Längen- und Zeitskalen ist. Dieser Antrag stellt den Folgeantrag zu zwei bereits genehmigten Großgeräteanträgen zur Anschaffung einer Femtosekunden-Extrem-Ultraviolett (fs-XUV) Lichtquelle und eines Flugzeit-Impulsmikroskops dar. Letzteres wird mit dem hier angefragten System erweitert, um einen hochmodernen Aufbau zur spin-, winkel- und zeitaufgelösten Photoelektronenspektromikroskopie zu realisieren. Diese Kombination wird es ermöglichen die Experimente durchzuführen, welche Teil der derzeitigen und künftig geplanten Forschungsaktivitäten der Cinchetti Gruppe sind. Hierbei handelt es sich sowohl um das ERC Consilidator Projekt hyControl als auch um die FET-OPEN Projekte SINFONIA und INTERFAST, die darauf abzielen spin- und zeitaufgelöste Photoemissionsexperimente zur Darstellung von Molekülorbitalen durchzuführen.Des Weiteren wird in dem Projekt B9 des DFG TRR 160 die zeitliche Entwicklung der spinpolarisierten Bandstruktur magnetisch geordneter 2D Materialen über die gesamte Brillouin-Zone mit Femtosekundenauflösung abgebildet. Zudem planen wir zusammen mit Prof. Saraceno (RUB Bochum) in einem MERCUR Kooperation-Projekt, ein ultraschnelles spektroskopisches Werkzeug mit einzigartiger Leistungsfähigkeit zu konstruieren, welches auf modernster ultraschneller Lasertechnologie basiert und speziell für spinaufgelöste Photoemission an molekularen Systemen angepasst werden soll.Derartige Projekte, sowie weitere zukünftige Forschungsaktivitäten unserer Gruppe (wie die drei Teilprojekte, die für die dritte Phase des TRR160 geplant sind), stellen eine hohe Anforderung an das beantragte bilderhaltende Spinpolarimeter. Dieses muss die spin- und impulsaufgelöste Photoemissionsintensität parallel detektieren, sich nahtlos in das vorhandene Impulsmikroskop integrieren, und bei Bedarf das Umschalten in den spinaufgelösten Modus ermöglichen. Da spinaufgelöste Messungen mit hoher Auflösung benötigt werden, muss das Spinpolarimeter auf einem Streu-Target mit geringer Mosaikstruktur und hohem Einzel-Pixel-Leistungsfaktor basieren. Schließlich muss das Spinpolarimeter, auf Grund der erwarteten niedrigen Intensität der zeitaufgelösten Photoemissionstransienten, in der Lage sein, lange Messzeiten ohne Unterbrechungen zu gewährleisten und das unter Verwendung eines Streu-Targets mit nachweislich langer Lebenszeit im Ultrahochvakuum.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Bilderhaltendes Spinpolarimeter für Impulsmikroskopie
• Gerätegruppe: 1780 Photoelektronenspektrometer (UPS und XPS)
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dortmund
• Leiter: Professor Dr. Mirko Cinchetti