La espectroscopia de fotoelectrones de dos fotones de resolución temporal ( 2PPE ) es una técnica de espectroscopia de resolución temporal que se utiliza para estudiar la estructura electrónica y las excitaciones electrónicas en las superficies . [1] [2] La técnica utiliza pulsos láser de femtosegundos a picosegundos para fotoexcitar primero un electrón. Después de un tiempo de retardo, el electrón excitado se fotoemite a un estado de electrones libres mediante un segundo pulso. La energía cinética y el ángulo de emisión del fotoelectrón se miden en un analizador de energía de electrones.. Para facilitar las investigaciones sobre la población y las vías de relajación de la excitación, esta medición se realiza en diferentes retrasos de tiempo.
Esta técnica se ha utilizado para muchos tipos diferentes de materiales para estudiar una variedad de comportamientos de electrones exóticos, incluidos los estados de potencial de imagen en superficies metálicas, [1] [3] y la dinámica de electrones en interfaces moleculares . [4]
Física básica
La energía cinética final del electrón se puede modelar mediante
donde E B es la energía de enlace del estado inicial, E kin es la energía cinética del electrón fotoemitido, Φ es la función de trabajo del material en cuestión, y la bomba E, la sonda E son las energías fotónicas de los pulsos láser, respectivamente. Sin un retraso de tiempo, esta ecuación es exacta. Sin embargo, a medida que aumenta el retraso entre los pulsos de la bomba y la sonda , el electrón excitado puede relajarse en una energía. Por tanto, se reduce la energía del electrón fotoemitido. Con un retardo de tiempo suficientemente grande entre los dos pulsos, el electrón se relajará hasta su estado original. Las escalas de tiempo en las que se produce la relajación electrónica, así como el mecanismo de relajación (ya sea mediante acoplamiento vibrónico o acoplamiento electrónico ) son de interés para aplicaciones de dispositivos funcionales como células solares y diodos emisores de luz .
Configuración experimental
La espectroscopía fotoelectrónica de dos fotones de resolución temporal generalmente emplea una combinación de tecnología óptica ultrarrápida y componentes de vacío ultra alto. El componente óptico principal es un sistema láser ultrarrápido (femtosegundos) que genera pulsos en el infrarrojo cercano. La óptica no lineal se utiliza para generar energías de fotones en el rango espectral visible y ultravioleta. Normalmente, se requiere radiación ultravioleta para fotoemitir electrones. Para permitir experimentos con resolución temporal , se debe emplear una etapa de retardo de ajuste fino para manipular el retardo de tiempo entre la bomba y el pulso de la sonda.
Ver también
Referencias
- ↑ a b Weinelt, Martin (2002). "Fotoemisión de dos fotones resuelta en el tiempo desde superficies metálicas". Revista de física: materia condensada . 14 (43): R1099 – R1141. doi : 10.1088 / 0953-8984 / 14/43/202 . ISSN 0953-8984 .
- ^ Ueba, H .; Gumhalter, B. (1 de enero de 2007). "Teoría de la espectroscopia de fotoemisión de dos fotones de superficies" . Progreso en ciencia de superficies . 82 (4–6): 193–223. doi : 10.1016 / j.progsurf.2007.03.002 .
- ^ Fauster, Th .; Steinmann, W. (1 de enero de 1995), Halevi, P. (ed.), "Espectroscopía de fotoemisión de dos fotones de estados de imagen" , Sondas fotónicas de superficies , Ondas electromagnéticas: Desarrollos recientes en la investigación, Amsterdam: Elsevier, págs. . 347–411, doi : 10.1016 / b978-0-444-82198-0.50015-1 , consultado el 7 de julio de 2020
- ^ Zhu, X.-Y. (1 de octubre de 2002). "TRANSFERENCIA DE ELECTRONES EN INTERFACES MOLÉCULA-METAL: Estudio de fotoemisión de dos fotones" . Revisión anual de química física . 53 (1): 221–247. doi : 10.1146 / annurev.physchem.53.082801.093725 . ISSN 0066-426X .