石墨烯 C 1s 核心能级中的超快电子线宽展宽
强关联电子
2021-10-13 v1
摘要
核心能级结合能与吸收边是许多关注元素特定结构、电子结构、化学反应性、基本激发和磁性的实验技术的核心。特别是 X 射线光电子能谱(XPS)能够提供关于固体中电子和振动多体相互作用的信息,因为这些反映在光电子的详细能量分布中。超快泵浦-探测技术为这类研究增添了新维度,引入了探测多体系统瞬态态的能力。在此,我们利用自由电子激光研究瞬态激发电子气对石墨烯核心能级谱的影响,表明其导致 C 1s 峰的大幅展宽。证实了十年前的预测,发现该展宽是由光发射核心电子与热电子系统之间的能量和动量交换引起,而非由振动激发引起。这一解释得到考虑激发电子存在的线形分析的支持。将光谱拟合该模型可直接得出系统的电子温度,与价带数据获得的电子温度值一致。此外,利用时间和动量分辨的 C 1s 光谱,我们说明了出射核心电子的动量变化如何导致时间分辨光电子衍射图案发生微小但可检测的变化,并几乎完全消除与 C 1s 态中窄 带相关的核心能级结合能变化。结果表明,XPS 线形可用作激发电子系统的元素特定且局域的探针,并且 X 射线光电子衍射研究在极高电子温度下仍然可行。
引用
@article{arxiv.2105.10472,
title = {Ultrafast electronic line width broadening in the C 1s core level of graphene},
author = {Davide Curcio and Sahar Pakdel and Klara Volckaert and Jill A. Miwa and Søren Ulstrup and Nicola Lanatà and Marco Bianchi and Dmytro Kutnyakhov and Federico Pressacco and Günter Brenner and Siarhei Dziarzhytski and Harald Redlin and Steinn Agustsson and Katerina Medjanik and Dmitry Vasilyev and Hans-Joachim Elmers and Gerd Schönhense and Christian Tusche and Ying-Jiun Chen and Florian Speck and Thomas Seyller and Kevin Bühlmann and Rafael Gort and Florian Diekmann and Kai Rossnagel and Yves Acremann and Jure Demsar and Wilfried Wurth and Daniel Lizzit and Luca Bignardi and Paolo Lacovig and Silvano Lizzit and Charlotte E. Sanders and Philip Hofmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.10472},
year = {2021}
}
备注
16 pages, 12 figures