Die Lichtemissions-Rastertunnelmikroskopie (englisch light Emission scanning Tunneling microscopy, LE-STM) ist eine Abwandlung der Rastertunnelmikroskopie, die zuerst von Coombs et al. beschrieben wurde. LE-STM ermöglicht die Beobachtung und Untersuchung der elektronischen Relaxation über Lichtemission auf Oberflächen auf atomarer Ebene.

Messprinzip

Über eine Tunnelspitze werden Elektronen in eine Oberfläche injiziert. Durch die tunnelnden Elektronen können Oberflächenplasmonen im Bereich des Tunnelkontakts erzeugt werden. Dabei bilden Tunnelspitze und Probenoberfläche eine Art Resonator, sodass die Eigenschaften des durch die Tunnelelektronen induzierten Plasmons auch von den dielektrischen Eigenschaften dieses „Resonators“ sowie dessen Form (insbesondere der Tunnelspitzenform) abhängen. Neben diesen sogenannten spitzeninduzierten Plasmonen (englisch tip induced plasmon, TIP) werden auch andere Lichterzeugungsmechanismen in der Literatur diskutiert wie zum Beispiel oberflächenverstärkte Raman-Streuung oder Zwei-Elektronen-Prozesse (ähnlich dem Auger-Effekt).

Anwendung

Die Untersuchung von Relaxationskanäle aus der Lichtemission liefern wichtige Informationen über die elektronische Struktur von Oberflächen und ergänzen bestehende rastertunnelspektroskopische Messungen. So konnte beispielsweise Fermis Goldene Regel im Realraum durch LE-STM-Experimenten verifiziert werden. Somit liefert die LE-STM wichtige Beiträge zum Verständnis elektronischer Prozesse auf 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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