Monochromatische Elektronenquellen

In unserem Institut wurden monochromatisierte Elektronenquellen für zwei Arten von Anwendungen entwickelt:

- Hochauflösende Elektronenenergieverlustspektroskopie (HREELS) [1]
- Inverse Photoemissionsspektroskopie (IPES) [2]

Die Untersuchung der Dispersion von Phononen und kollektiven Ladungsmoden mit hoher Oberflächenempfindlichkeit lässt sich am besten mit hochauflösender Elektronenenergieverlustspektroskopie (HREELS) [3] durchführen. Eine systematische Messung über die gesamte Brillouin-Zone kann jedoch mit Standardinstrumenten, die die Elektronenintensität sequentiell messen, d. h. bei einer bestimmten Verlustenergie und einem Streuwinkel, Wochen dauern. Daher haben wir eine hochauflösende Elektronenquelle so modifiziert, dass sie den Anforderungen kommerzieller halbkugelförmiger Elektronenanalysatoren mit E(k)-Abbildungsfunktion entspricht [4]. Dies ermöglicht den parallelen Nachweis von Elektronen in einem breiten Bereich von Impulsen. Dabei ist eine sehr hohe Energie- und Impulsauflösung entscheidend. Die Quelle besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Monochromatoreinheiten, kleinen Spaltöffnungen und einem abbildenden Linsensystem, das den geometrischen Beschränkungen halbkugelförmiger Analysatoren entspricht. Unsere Elektronenquelle wurde an ScientaOmicron lizenziert und ist als MCES150 [5] im Handel erhältlich. Ein Anwendungsbeispiel ist die Exzitonendispersion in einem Einkristall eines organischen Moleküls [6].

Bei der IPES-Anwendung werden Elektronen auf eine Oberfläche gerichtet und die emittierten Elektronen analysiert. Dies liefert Informationen über die unbesetzten Zustände der Oberfläche. Die Effizienz dieses Verfahrens ist jedoch um Größenordnungen geringer als bei der direkten Photoemission. Daher muss ein Kompromiss zwischen monochromatischem Strom und Energieauflösung gefunden werden. In diesem Fall wird ein einzelner Monochromator mit größeren Schlitzen als bei HREELS verwendet. Wir können dann mehrere hundert Nanoampere mit einer Auflösung unter 100 meV erreichen [2]. Wir produzieren diese Art von Quellen derzeit direkt in unserem Institut.