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O: Oberflächenphysik
O 34: Zeitaufgelöste Spektroskopie
O 34.5: Vortrag
Donnerstag, 25. März 1999, 17:15–17:30, S2
Beugung von SHG an transienten Anregungsgittern auf Si(111) — •C. Voelkmann, M. Mauerer, W. Berthold und U. Höfer — Max-Planck-Institut für Quantenoptik, D-85740 Garching und Physik Department, TU München, D-85747 Garching
Experimente mit transienten Gittern werden in weitem Umfang genutzt, um ultraschnelle Energierelaxation, Dephasierung und Diffusion von angeregten Ladungsträgern im Halbleiter-Volumen zu studieren. Wir kombinierten die einfachste dieser Spektroskopien, entartete Vier-Wellen-Mischung (DWFM), mit optischer Frequenzverdopplung (SHG), um oberflächenspezifische Informationen über die Elektronendynamik in dangling-bond Zuständen von Si(111)7× 7 zu erhalten. Die Experimente wurden mit einem cavity-dumped Ti:Saphir-Laser durchgeführt, der 12-fs Impulse bei einer Wellenlänge von 790 nm mit Impulsenergien bis zu 50 nJ und Repetitionsraten bis 1 MHz produzierte. Pump-Photonen dieser Quelle mit einer Parallel-Komponente des Wellenvektors qa generierten eine kohärente Polarisation in der Oberflächenschicht. Probe-Photonen mit Wellenvektor qb, die mit einer zeitlichen Verzögerung τ d, die kleiner als die Dephasierungszeit T2 war, einfielen, erzeugten ein Interferenz-Gitter. Der Probestrahl wird an diesem Gitter selbstgebeugt und führt zu frequenzverdoppeltem Licht, das mit einer Parallelkomponente 3qb−qa emittiert wird. Dieser Fünf-Wellen-Mischprozeß wird durch einen χ (4)-Tensor beschrieben und ist deshalb im Silizium-Volumen unterdrückt. Ein Vergleich des gebeugten Signals der sauberen mit der wasserstoff-bedeckten Oberfläche zeigt, daß unter den experimentellen Bedingungen elektronische Anregungen im metallischen U1/S1-Band der Si(111)7× 7-Oberfläche für den nichtlinearen Response verantwortlich sind. Wir erhalten Dekohärenz-Zeiten um 5 fs.