Quasiparticle lifetimes of rare-earth elements: ab initio theory and time-resolved two-photon photoelectron spectroscopy

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Aeschlimann
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 54145860

Die Lebensdauer von Quasiteilchen in ausgewählten Seltenen Erden (La, Gd, Tb, Lu) wird spin-aufgelöst sowohl theoretisch (ab initio) als auch experimentell spektroskopisch untersucht. Anhand der ausgewählten strukturell und chemisch sehr ähnlichen 4f Metalle kann der Einfluss verschiedener Zerfallskanäle studiert werden, welche zu einer Variation der Quasiteilchen Lebensdauer innerhalb der Lanthaniden-Serie führen. Für die Zerfallsdynamik von speziellem Interesse sind hier die Änderung der Besetzung der 4f Orbitale im Vergleich von La zu Lu, sowie Spin-Flip Übergänge bedingt durch Magnon- Anregung in den magnetischen Elementen Gd und Tb. Wir berechnen die Quasiteilchen Lebensdauer mit Hilfe der Viel-Teilchen-Störungsrechnung und GW-Näherung für die elektronische Eigenenergie. Der Startpunkt der Störungsrechnung ist die LDA+U Methode, die die Energiebänder energetisch korrekt behandelt aber keinen Zugang zur Lebensdauer liefert. Spin-Flip Übergänge und Magnonstreuung sind durch den zusätzlichen T-Matrix Term mit einbezogen. Parallel dazu werden zeit- und spinaufgelöste Zwei-Photon-Photoemissionsspektroskopie Messungen durchgeführt, mit dieser wir durch geeignete Wahl der Anregungsenergie der Photonen, die Elektronendynamik in einem breiten Energiespektrum untersuchen können. Weiterhin werden winkel (k||)- und zeitaufgelöste Zwei-Photon-Photoemissionsspektroskopie Messungen an Einkristallen durchgeführt, anhand dieser die k||-Abhängigkeit untersucht werden soll. Diese ist im Zusammenhang der dispersiven sp-Zustände im Vergleich zu den stark lokalisierten nicht dispersiven f Orbitalen von besonderem Interesse.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen