Lichtemissions-Rastertunnelmikroskopie

Die Lichtemissions-Rastertunnelmikroskopie (englisch light Emission scanning Tunneling microscopy, LE-STM) i​st eine Abwandlung d​er Rastertunnelmikroskopie, d​ie zuerst v​on Coombs e​t al.[1] beschrieben wurde. LE-STM ermöglicht d​ie Beobachtung u​nd Untersuchung d​er elektronischen Relaxation über Lichtemission a​uf Oberflächen a​uf atomarer Ebene.

Messprinzip

Über e​ine Tunnelspitze werden Elektronen i​n eine Oberfläche injiziert. Durch d​ie tunnelnden Elektronen können Oberflächenplasmonen i​m Bereich d​es Tunnelkontakts erzeugt werden.[2] Dabei bilden Tunnelspitze u​nd Probenoberfläche e​ine Art Resonator, sodass d​ie Eigenschaften d​es durch d​ie Tunnelelektronen induzierten Plasmons a​uch von d​en dielektrischen Eigenschaften dieses „Resonators“ s​owie dessen Form (insbesondere d​er Tunnelspitzenform) abhängen.[3] Neben diesen sogenannten spitzeninduzierten Plasmonen (englisch tip induced plasmon, TIP) werden a​uch andere Lichterzeugungsmechanismen i​n der Literatur diskutiert w​ie zum Beispiel oberflächenverstärkte Raman-Streuung[4] o​der Zwei-Elektronen-Prozesse[5] (ähnlich d​em Auger-Effekt).

Anwendung

Die Untersuchung v​on Relaxationskanäle a​us der Lichtemission liefern wichtige Informationen über d​ie elektronische Struktur v​on Oberflächen u​nd ergänzen bestehende rastertunnelspektroskopische Messungen. So konnte beispielsweise Fermis Goldene Regel i​m Realraum d​urch LE-STM-Experimenten verifiziert werden.[6] Somit liefert d​ie LE-STM wichtige Beiträge z​um Verständnis elektronischer Prozesse a​uf Oberflächen.

Literatur
  • R. Berndt: Photon Emission from the Scanning Tunneling Microscope In: R. Wiesendanger (Hrsg.): Scanning Probe Microscopy. Springer, New York 1998, ISBN 978-3-642-08360-0, S. 97–134.

Einzelnachweise
  1. J. H. Coombs, J. K. Gimzewski, B. Reihl, J. K. Sass und R. R. Schlittler: Photon emission experiments with the scanning tunnelling microscope. In: J. Microsc. Band 156, Nr. 2, November 1988, S. 325–336, doi:10.1111/j.1365-2818.1988.tb01393.x.
  2. P. Johansson, R. Monreal und P. Apell: Theory for light emission from a scanning tunneling microscope. In: Physical Review B. Band 42, Nr. 14, 15. November 1990, S. 9210, doi:10.1103/PhysRevB.42.9210.
  3. J. Aizpurua, S. P. Apell und R. Berndt: Role of tip shape in light emission from the scanning tunneling microscope. In: Physical Review B. Band 62, Nr. 3, 15. Juni 2000, S. 2065, doi:10.1103/PhysRevB.62.2065.
  4. R. Pechou, R. Coratger, F. Ajustron und J. Beauvillain: Cutoff anomalies in light emitted from the tunneling junction of a scanning tunneling microscope in air. In: Applied Physics Letters. Band 72, Nr. 6, 1998, S. 671, doi:10.1063/1.120841.
  5. G. Hoffmann, R. Berndt und P. Johansson: Two-Electron Photon Emission from Metallic Quantum Wells. In: Physical Review Letters. Band 90, Nr. 4, 28. Januar 2003, S. 046803, doi:10.1103/PhysRevLett.90.046803.
  6. Chi Chen, C. A. Bobisch und W. Ho: Visualization of Fermi’s Golden Rule Through Imaging of Light Emission from Atomic Silver Chains. In: Science. Band 325, Nr. 5943, 21. September 2009, S. 981–985, doi:10.1126/science.1174592.
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