System für Flugzeit-Impulsmikroskopie

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440842653

Hiermit beantragen wir ein System für Flugzeit-Impulsmikroskopie, das für mehrere zeitaufgelöste Photoemissionsexperimente der Gruppe Experimentelle Physik VI, welche aktuell an der TU Dortmund eingerichtet wird, eingesetzt werden soll. Das Hauptziel der Gruppe ist es, durch Minimierung von Energiedissipation mittels kohärenter Effekte die magnetischen und elektronischen Eigenschaften von Festkörpern auf den kürzest möglichen Längen- und Zeitskalen zu kontrollieren. Dieser Antrag wird zusammen mit einem Antrag für eine Femtosekunden-Extremultraviolettquelle eingereicht. Sie soll mit dem hier beantragten Flugzeit-Impulsmikroskop zu einem Aufbau für zeitaufgelöste Photoelektronenspektroskopie kombiniert werden. Mit dieser Kombination wird es möglich sein, die spin-, winkel- und zeitaufgelösten Photoemissionsexperimente durchzuführen, die im ERC-Consolidator Projekt hyControl, sowie im DFG-Projekt des Sonderforschungsbereichs geplant sind. Im Speziellen werden wir für das erstgenannte Projekt Molekülorbitaltomographie mit Femtosekundenauflösung durchführen, während wir für das Projekt die Zeitentwicklung der Bandstruktur magnetisch geordneter 2D Materialien über die gesamte Brillouin-Zone mit einer Zeitauflösung im Femtosekunden-Bereich erfassen werden.Diese laufenden Forschungsprojekte, sowie zukünftige Forschungsaktivitäten, die in der Gruppe geplant sind, stellen eine Reihe anspruchsvoller Anforderungen an den Aufbau des Flugzeit-Impulsmikroskops. Genauer soll der Aufbau aus zwei miteinander verbundenen UHV Kammern bestehen: Einer zur Analyse mithilfe von Flugzeit-Impulsmikroskopie und die andere zur Probenpräparation und -charakterisierung. Die Hauptkomponente der Analysekammer soll aus einem hocheffizienten Photoemissionsspektrometer mit einer außergewöhnlich hohen Winkelakzeptanz (180°) und paralleler Erfassung der gesamten Winkelverteilung der Photoelektronen zusammen mit ihrer kinetischen Energie bestehen. Dies erlaubt es uns, die zeitaufgelösten Photoemissionsdaten der Bandstruktur in der gesamten Brillouin-Zone (inklusive der Intensitätsverteilung von Molekülorbitalen) mit beispielloser Qualität und beispiellosem Signal-Rausch-Verhältnis aufzunehmen. Gleichzeitig wird es möglich sein, Raumladungseffekte zu umgehen, welche typischerweise die Energie- und Impulsauflösung bei zeitaufgelösten Photoemissionsexperimenten reduzieren. Weiterhin sollte es in dem Aufbau möglich sein Photoemissionsexperimente bei Heliumtemperatur durchzuführen. Letztlich soll die UHV-Präparationskammer es ermöglichen, verschiedene Materialsysteme in-situ zu präparieren und eine standardmäßige Oberflächencharakterisierung durchzuführen. Die einzelnen Komponenten dieses Systems sollten perfekt aufeinander abgestimmt sein. Dies kann grundsätzlich nur gewährleistet werden, wenn das gesamte System von einem einzigen Anbieter bereitgestellt wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: System für Flugzeit-Impulsmikroskopie
• Gerätegruppe: 5130 Sonstige spezielle Elektronenmikroskope
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dortmund
• Leiter: Professor Dr. Mirko Cinchetti