Inelastische Tunnelspektroskopie- und -mikroskopie

STM induzierte Lichtemission (STM-LE)

Bei der STM induzierten Lichtemission (STM LE) detektiert man die Photon/Lichtemission, die aus der Tunnelbarriere bei einem STM Experiment erzeugt werden kann. Die zugehörige spektrale Verteilung des Emissionslicht beinhaltet dabei Informationen über die beteiligten inelastischen Tunnelprozesse. Wir haben ein Selbstbau-Tieftemperatur-STM mit einer eigens konzipierten Lichtdetektion ausgerüstet.  Dabei sammeln wir das Licht mit einer plankonvexen Linse innerhalb der UHV Kammer und führen das Licht auf eine ex-situ Detektionseinheit ausserhalb des UHV. Dort kann mittels einer Photoavalanchediode der Yield des gesamten detektierten Lichts als Funktion der Tunnelparameter analysiert werden. Darüber hinaus kann das emittierte Licht aber auch mittels eines Spektrographen spektral als Funktion der Tunnelparameter analysiert werden. Somit können wir auf der einen Seite eine lataral aufgelöste Punktspektroskopie betreiben und auf der anderen Seite können aber auch sogenannte Photonenkarten aufgenommen werden. Diese spiegeln dann die laterale Verteilung der Anregungswahrscheinlichkeit inelastischer Prozesse widern. Die Kombination optischer Analyse mit STM liefert Informationen über optisch aktive Prozesse mit atomarer Auflösung.

Scannning Noise Microscopy (SNM)

Das Rauschen im Tunnelstrom eines STM experiments kann wichtige Informationen über inelastische Tunnelprozesse enthalten. Wir haben die Scanning Noise Microscopy (SNM) vorgestellt, bei der verschieden Parameter des rauschens gleichzeitig zum STM experiment in Echtzeit analysiert und aufgezeichnet werden. Die kann die Rate der Fluktuationen im Tunnelstrom sein, die Amplitude der Fluktuationen oder auch die Verweilzeit in einem der beteiligten Zustände. Da wir diese Größen als Funktion der verschiedenen Tunnelparameter analysieren können, haben wir sowohl Zugang zu verschiedenen Punktspektroskopien des Rauschens als auch zu lateral aufgelösten Karten.  Hieraus können Rückschlüsse z.B. auf dynamische Prozesse in der Tunnelbarriere bei atomarer Auflösung gezogen werden.