Betrachtung von chemischen Reaktionen und mesoskopischen Strukturen auf Oberflächen mittels spektroskopischer Photoelektronenmikroskopie

Abstract

In dieser Arbeit wurden Untersuchungen mit verschiedenenMethoden derMikrospektroskopie unter Verwendung einesPhotoemissions-Elektronenmikroskops(PEEM) durchgeführt. Es wurde ein Energiefilterfür den Einsatzmit dem PEEM aufgebaut und getestet. Dieses Instrument wurdezusammen miteinem Multilayer-Monochromator am Synchrotron eingesetzt.Der Energiefilterwurde unter anderem für Photoelektronenspektroskopie anAu<I><SUB>x</SUB></I>Cs<SUB>1-<I>x</I></SUB>und Pb/Si-Schichten, sowie zur Charakterisierung desMonochromators eingesetzt.<BR>Die Transmissionsfunktion eines abbildendenGegenfeldanalysators fürdas PEEM wurde berechnet und mit Messungen verglichen. InÜbereinstimmungmit der Berechnung zeigt sich ein charakteristischesasymmetrisches Profilder mit dem Analysator gemessenen Photoelektronenpeaks. Eswurde eine Verbesserungder Ortsauflösung durch energieselektive Abbildungnachgewiesen.<BR>Mit dem PEEM wurde erstmals Mehr-Photonen Photoemissionzur Abbildungausgenutzt. Es wurde ein Verfahren gezeigt, mit dem sich dieOrdnung dernichtlinearen Photoemission aus zwei mit unterschiedlicherLaserleistungaufgenommenen Bildern lateral abbilden läßt. DiePolarisationsabhängigkeitder Photoemission von glatten Probenstellen läßtsich mit einercos<SUP>4</SUP>-Funktion anpassen, wie es fürZwei-Photonen Photoemissionzu erwarten ist. Alle Proben wiesen Zentren erhöhterPhotoemissionsintensitätauf, welche durch Anregung lokalisierter Plasmonen auf derOberflächean kleinen Partikeln entstehen. An diesen erstmalig sichtbargemachten'Hot Spots' zeigt sich eine charakteristischePolarisationsabhängigkeitder Photoemission mit bevorzugter Anregung vonPhotoelektronen bei s-polarisiertemLicht.

<P>This thesis presents various microspectroscopicinvestigations usinga photoemission microscope (PEEM). An integrated energyfilter for thePEEM was designed and tested. The energy filtered PEEM wasdeployed ata Synchrotron for the characterisation of a multilayermonochromator andmicrospectroscopic investigations ofAu<I><SUB>x</SUB></I>Cs<SUB>1-<I>x</I></SUB>and Pb/Si-layers.<BR>The transmission function of an imaging retarding fieldanalysatorwas calculated and compared with measured data.<BR>In agreement with the calculation, the transmissionfunction exhibitsa characteristic asymmetrical peak profile.<BR>An improvement of the lateral resolution due toenergy-selective imagingwas verified. <P>For the first time, multi-photon photoemission wasexploited for imagingwith PEEM. A procedure for the lateral visualisation of theorder of non-linearphotoemission is presented by calculating the resultfrom two imagestaken with different laser power. The polarisationdependence of the photocurrentfrom smooth sample areas can be fitted by acos<SUP>4</SUP>-function asexpected for two-photon photoemission. All samples exhibitedcentres ofstrongly enhanced photoemission yield due to local fieldenhancement byexcitation of localised plasmons. The data presented in thethesis showthe first direct visualisation of these 'hot spots'. Thephotoelectronyield from the 'hot spots' exhibitis an inverse polarisationdependenceof the photocurrent with maximum photoelectron yield usings-polarisedlight for excitation.