@phdthesis{Renziehausen2014,
  author    = {Renziehausen, Klaus},
  title     = {Wechselwirkung von Molek{\"u}len mit Laserpulsen: Untersuchungen zur numerischen Implementierung zeitabh{\"a}ngiger St{\"o}rungstheorie und zu Effekten der absoluten Phase von Laserpulsen beliebiger L{\"a}nge},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-100850},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {In dieser Dissertation wurden zwei Aspekte der Wechselwirkung von Laserpulsen mit Molek{\"u}len betrachtet: Erstens wurden numerische Algorithmen, die auf der zeitabh{\"a}ngigen St{\"o}rungstheorie basieren, zur Berechnung von quantenmechanischen Wellenfunktionen analysiert. Zweitens wurden Effekte der absoluten Phase (Carrier envelope phase = CEP) von Laserpulsen bei der Laseranregung molekularer Systeme analysiert. In den Analysen zum ersten Aspekt wurden zwei verschiedene Algorithmen - in dieser Arbeit als simple und improved algorithm bezeichnet - verwendet, und die Normabweichung von mit diesen Algorithmen berechneten Wellenfunktionen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass diese Normabweichung f{\"u}r beide Algorithmen in zwei unterschiedliche Beitr{\"a}ge zerlegt werden kann. Der erste Normabweichungsbeitrag tritt aufgrund der numerischen Diskretisierung der Zeit auf und verschwindet, wenn der Zeitschritt, der die Dauer der Intervalle f{\"u}r diese Diskretisierung angibt, gegen Null geht. Man kann den ersten Normabweichungsbeitrag mit exzellenter Genauigkeit berechnen und seine Eigenschaften, die sich f{\"u}r die beiden Algorithmen erheblich unterschieden, eingehend analysieren. Der zweite Normabweichungsbeitrag tritt dadurch auf, dass die zeitabh{\"a}ngige St{\"o}rungstheorie nicht normerhaltend ist, und geht daher gegen Null, wenn die St{\"o}rungsordnung gegen unendlich geht. Dieser zweite Beitrag ist außerdem in guter N{\"a}herung unabh{\"a}ngig vom Zeitschritt und f{\"u}r beide Algorithmen n{\"a}herungsweise gleich. Des Weiteren kann man das Verhalten des zweiten Normabweichungsbeitrags im Gegensatz zum ersten Beitrag nur qualitativ beschreiben. F{\"u}r die Analyse zum zweiten Themengebiet dieser Arbeit, den CEP-Effekten, wurde betrachtet, ob CEP-Effekte auch f{\"u}r Laserpulse beliebiger L{\"a}nge auftreten k{\"o}nnen. {\"U}ber eine analytische Betrachtung erkennt man, dass dies f{\"u}r ein Zweiniveausystem nur dann der Fall ist, wenn beide Zust{\"a}nde vor Beginn der Wechselwirkung des Systems mit dem Laserpuls besetzt sind. Man kann aus diesem Ergebnis folgern, dass f{\"u}r einen Laserpuls, der zwei elektronische Zust{\"a}nde eines Molek{\"u}ls {\"u}ber Einphotonen{\"u}berg{\"a}nge koppelt, in der Regel kein CEP-Effekt f{\"u}r beliebige L{\"a}ngen dieses Pulses auftritt. Der Grund daf{\"u}r ist, dass vor der Wechselwirkung eines molekularen Systems mit einem Laserpuls f{\"u}r dieses {\"u}blicherweise nur der elektronische Grundzustand besetzt ist. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass dieses Problem durch ein spezielles Zweipulsschema f{\"u}r die Anregung eines molekularen Systems gel{\"o}st werden kann. F{\"u}r dieses Pulsschema wird ein erster Puls verwendet, der zeitlich so kurz ist, dass Wellenpakete in mehreren elektronischen Zust{\"a}nden angeregt werden. Der nachfolgende zweite Laserpuls ist spektral schmal, und seine zeitliche L{\"a}nge kann beliebig groß gew{\"a}hlt werden. Man erh{\"a}lt f{\"u}r dieses Pulsschema Observablen, die von der CEP des zweiten Pulses, aber nicht von der CEP des ersten Pulses abh{\"a}ngen; somit ist ein CEP-Effekt nachweisbar. Derartige Observablen sind geometrische Asymmetrien f{\"u}r Zerfallsprodukte von Photodissoziationsreaktionen. Insbesondere unterscheidet sich das hier vorgestellte Pulsschema von anderen Zweipulsschemata, f{\"u}r welche Observablen von der Differenz der CEPs beider Pulse abh{\"a}ngen, aber nicht von der CEP einer der beiden Pulse allein.},
  subject      = {St{\"o}rungstheorie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wiessner2013,
  author    = {Wießner, Michael},
  title     = {Isolierte Molek{\"u}le und delokalisierte Zust{\"a}nde: Einblick in die elektronische Struktur organischer Adsorbate mittels winkelaufgel{\"o}ster Photoemission},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-95265},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit demonstriert an Hand von verschiedenen Modellsystemen wie detailliert sich die grundlegenden Eigenschaften molekularer Adsorbate mit der winkelaufgel{\"o}sten Photoemission erkunden lassen. Die von Peter Puschnig et al. vorgestellte Verkn{\"u}pfung zwischen Photoemissionsintensit{\"a}t und den Molek{\"u}lorbitalen im Grundzustand mittels einer Fouriertransformation war dabei entscheidend, um die verschiedenen physikalischen Effekte einordnen und verstehen zu k{\"o}nnen. W{\"a}hrend f{\"u}r Coronen oder HBC die Orbitale im Grundzustand sehr gut zum Experiment passen, lassen sich f{\"u}r PTCDA und NTCDA einige Abweichungen von der DFT-Rechnung auf Basis der (semi-)lokalen GGA- oder LDA-Funktionale erkennen, die sich bei Messungen mit s-Polarisation hervorheben lassen. Diese k{\"o}nnen auf den Einfluss des Endzustandes in der Photoemission zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Im Rahmen der Dysonorbitale lassen sich die daf{\"u}r verantwortlichen Relaxationseffekte zwischen dem N-Elektronensystem des Molek{\"u}ls im Grundzustand und dem (N-1)-Elektronensystem des zur{\"u}ckbleibenden Kations explizit beschreiben. Die Berechnung des Photoemissionssignals mittels Fouriertransformation des Grundzustandes kann dar{\"u}ber hinaus weitere physikalische Effekte nicht korrekt ber{\"u}cksichtigen. Erste Anzeichen hierf{\"u}r konnten am PTCDA-HOMO bei einer Photonenenergie von 27 eV und s-Polarisation detektiert werden. Dar{\"u}ber hinaus kann die N{\"a}herung des Photoelektronenendzustands als ebene Welle den beobachteten zirkularen Dichroismus am HOMO und LUMO von PTCDA nicht erkl{\"a}ren. Erst in der Erweiterung durch eine Partialwellenzerlegung des Photoelektronenendzustands tritt ein dichroisches Signal in der theoretischen Beschreibung auf. F{\"u}r das delokalisierte pi-Elektronensystem von PTCDA ist aber selbst diese Verfeinerung noch nicht ausreichend, um das Experiment korrekt beschreiben und weitere Eigenschaften vorhersagen zu k{\"o}nnen. Qualitativ lassen sich die Ver{\"a}nderungen im CDAD bei der Transformation um 90° f{\"u}r HOMO und LUMO mit einem gruppentheoretischen Ansatz verstehen. Damit ist es m{\"o}glich, den molekularen Zust{\"a}nden ihre irreduzible Darstellung zuzuweisen, wor{\"u}ber sich f{\"u}r PTCDA die Verteilung der quantenmechanischen Phase rekonstruieren l{\"a}sst. Dies ist deshalb {\"a}ußerst bemerkenswert, da {\"u}blicherweise in physikalischen Experimenten nur die Intensit{\"a}t und keine Informationen {\"u}ber die Phase messbar sind. Damit k{\"o}nnen die Photoemissionsmessungen im k||-Raum vollst{\"a}ndig in den Realraum transformiert werden, wodurch die laterale Ortsinformation {\"u}ber die h{\"o}chsten besetzen Molek{\"u}lorbitale von PTCDA zug{\"a}nglich wird. Neben der Bestimmung der molekularen Orbitale, deren Struktur von der Anordnung der Atome im Molek{\"u}l dominiert wird, enth{\"a}lt die winkelaufgel{\"o}ste Photoemission Informationen {\"u}ber die Adsorbat-Substrat-Wechselwirkung. F{\"u}r hoch geordnete Monolagen ist es m{\"o}glich, die verschiedenen Verbreiterungsmechanismen zu trennen und zu analysieren. Bei den untersuchten Systemen sind die Verbreiterungen aufgrund von unterschiedlichen Adsorptionspl{\"a}tzen oder Probeninhomogenit{\"a}ten ebenso wie die experimentelle Aufl{\"o}sung der 2D-Analysatoren vernachl{\"a}ssigbar gegen{\"u}ber Lebensdauereffekten und evtl. Verbreiterung aufgrund von Dispersionseffekten. Bereits bei den {\"a}ußerst schwach wechselwirkenden Systemen Coronen auf Ag(111) und Au(111) unterscheiden sich die beiden Systeme in ihrer Lorentzverbreiterung beim HOMO. In erster N{\"a}herung l{\"a}sst sich dies auf eine Lebensdauer des entstandenen Photolochs zur{\"u}ckf{\"u}hren, welches je nach St{\"a}rke der Substratkopplung unterschiedlich schnell mit Substratelektronen aufgef{\"u}llt werden kann. Die Lorentzbreite als Indikator f{\"u}r die Wechselwirkung bzw. Hybridisierungsst{\"a}rke zeigt f{\"u}r die Systeme mit Ladungstransfer vom Substrat in das Molek{\"u}l eine sehr viel gr{\"o}ßere Verbreiterung. Zum Beispiel betr{\"a}gt die Lorentzbreite des LUMO f{\"u}r NTCDA/Ag(110) FWHM=427 meV, und somit eine mehr als f{\"u}nfmal so große Verbreiterung als f{\"u}r das HOMO von Coronen/Au(111). Diese starke Verbreiterung geht im Fall von NTCDA/Ag(110) wie auch bei den untersuchten Systemen NTCDA/Cu(100) und PTCDA/Ag(110) einher mit einem Ladungstransfer vom Substrat ins Molek{\"u}l, sowie mit der Ausbildung eines zus{\"a}tzlichen charakteristischen Signals in der Winkelverteilung des LUMO, dem Hybridisierungszustand bei kx,y=0{\AA}-1. Die Intensit{\"a}t dieses Zustands korreliert bei den Systemen NTCDA auf Cu(100) bzw. auf Ag(110) jeweils mit der Lorentzbreite des LUMO-Zustands. Die Hybridisierung zwischen Molek{\"u}l und Substrat hat noch weitere Auswirkungen auf die beobachtbaren physikalischen Eigenschaften. So f{\"u}hrt die starke Hybridisierung mit dem Substrat wiederum dazu, dass sich die intermolekulare Dispersion f{\"u}r die Elektronen im LUMO-Zustand deutlich verst{\"a}rkt. Der direkte {\"U}berlapp der Wellenfunktionen ist im System PTCDA/Ag(110) laut DFT-Rechnungen relativ klein und f{\"u}hrt lediglich zu einer Bandbreite von 60 meV. Durch die Hybridisierung mit den delokalisierten Substratb{\"a}ndern erh{\"o}ht sich der Grad der Delokalisierung im LUMO-Zustand, d.h. die Bandbreite steigt auf 230 meV, wie das Experiment best{\"a}tigt. Im Gegensatz zu fr{\"u}heren STM/STS-basierten Messungen [Temirov2006] kann mit der Kombination aus DFT-Rechnung und ARPES-Experiment eindeutig nachgewiesen werden, dass das Substrat im Fall von PTCDA/Ag(110) die Bandbreite verst{\"a}rken kann, sodass sich die effektive Masse der Lochladungstr{\"a}ger von meff=3,9me auf meff=1,1me reduziert. Im Blick auf die eingangs gestellte Frage, ob sich molekulare Adsorbate eher wie isolierte Molek{\"u}le oder als periodische Festk{\"o}rper beschreiben lassen, kommt diese Arbeit auf ein differenziertes Ergebnis. In den Impulsverteilungen, die sich aus der Form der molekularen Wellenfunktionen ableiten lassen, spiegelt sich eindeutig der isolierte molekulare Charakter wieder. Dagegen zeigt sich in der Energiedispersion E(k||) ein delokalisierter, blochartiger Charakter, und es konnte demonstriert werden, dass es zu einem Vermischen von Metall- und Molek{\"u}lwellenfunktionen kommt. Molekulare Adsorbate sind also beides, isolierte Molek{\"u}le und zweidimensionale Kristalle mit delokalisierten Zust{\"a}nden.},
  subject      = {Organisches Molek{\"u}l},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Metzger2021,
  author    = {Metzger, Christian Thomas Peter},
  title     = {Development of photoemission spectroscopy techniques for the determination of the electronic and geometric structure of organic adsorbates},
  doi       = {10.25972/OPUS-22952},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-229525},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {The projects presented in this thesis cover the examination of the electronic and structural properties of organic thin films at noble metal-organic interfaces. Angle-resolved photoemission spectroscopy is used as the primary investigative tool due to the connection of the emitted photoelectrons to the electronic structure of the sample. The surveyed materials are of relevance for fundamental research and practical applications on their own, but also serve as archetypes for the photoemission techniques presented throughout the four main chapters of this thesis. The techniques are therefore outlined with their adaptation to other systems in mind and a special focus on the proper description of the final state. The most basic description of the final state that is still adequate for the evaluation of photoemission data is a plane wave. Its simplicity enables a relatively intuitive interpretation of photoemission data, since the initial and final state are related to one another by a Fourier transform and a geometric factor in this approximation. Moreover, the initial states of some systems can be reconstructed in three dimensions by combining photoemission measurements at various excitation energies. This reconstruction can even be carried out solely based on experimental data by using suitable iterative algorithms. Since the approximation of the final state in the photoemission process by a plane wave is not valid in all instances, knowledge on the limitations of its applicability is indispensable. This can be gained by a comparison to experimental data as well as calculations with a more detailed description of the photoemission final state. One possible appraoch is based on independently emitting atoms where the coherent superposition of partial, atomic final states produces the total final state. This approach can also be used for more intricate studies on organic thin films. To this end, experimental data can be related to theoretical calculations to gain extensive insights into the structural and electronic properties of molecules in organic thin films.},
  subject      = {ARPES},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Grimm2020,
  author    = {Grimm, Manuel},
  title     = {Anwendung und Weiterentwicklung der winkelaufgel{\"o}sten Photoemission an Molek{\"u}l-Metall-Grenzfl{\"a}chen: Geometrische Struktur von Bilagenschichten und Kondoeffekt},
  doi       = {10.25972/OPUS-21379},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-213797},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Dissertation wurden organische D{\"u}nnschichten und deren Grenzfl{\"a}chen an Metallen mittels Photoemissionsspektroskopie untersucht. Hierbei wurden, unter Einstrahlung von Photonen mit einer Energie von zumeist 20-50 eV Elektronen des Valenzbandes des zu untersuchenden Probensystems ausgel{\"o}st, und in Abh{\"a}ngigkeit der kinetischen Energie und des Austrittswinkels bzw. Impulses charakterisiert. Eine wesentliche Aufgabe dieser Arbeit war es, die technische Entwicklung experimenteller Apparaturen des letzten Jahrzehnts dazu zu verwenden, um mit m{\"o}glichst großer energetischer Aufl{\"o}sung bereits etablierte aber dennoch vielversprechende Systeme erneut zu untersuchen. Im ersten Hauptabschnitt wurden hierzu Einzel- und Doppelschichten bestehend aus Pentacenmolek{\"u}len mittels Molekularstrahlepitaxie auf einer Ag(110)-Oberfl{\"a}che abgeschieden. Eine anschließende Untersuchung der emittierten Photoelektronen mittels Impulsmikroskopie, wodurch man in der Lage ist, die Photoelektronen des gesamten oberen Halbraumes gleichzeitig zu detektieren, ergab eine Verkippung der Molek{\"u}le der ersten und zweiten Lage der Doppelschichten. Im Vergleich hierzu liegen die Molek{\"u}le der Einzelschicht flach auf dem Substrat auf. Der {\"U}bergang von der Einzel- zur Doppelschicht erwirkt demnach eine Verkippung der Molek{\"u}le der ersten Lage, welche aufgrund der direkten Wechselwirkung mit dem Substrat nicht zu erwarten war. Im weiteren Verlauf dieses Abschnittes konnten unter Verwendung eines hemisph{\"a}rischen Analysators mit hoher Energieaufl{\"o}sung weitere Feinheiten des Valenzbandspektrums, wie z.B. ein ungew{\"o}hnlicher Kurvenverlauf des Intensit{\"a}tsmaximums des zweiten besetzten Molek{\"u}lorbitals der ersten (unteren) Pentacenlage ausgemacht werden. Im zweiten Hauptabschnitt wurde eine energetisch schmale Resonanz, welche in der Literatur mit dem Kondoeffekt in Verbindung gebracht wird, im Valenzbandspektrum zweier unterschiedlicher Metall-Phthalocyaninmolek{\"u}le (Nickel- und Kupfer-Phthalocyanin) auf den drei Oberfl{\"a}chen Ag(100), Ag(110) und Ag(111) adsorbiert und auf ihre Temperaturabh{\"a}ngigkeit im Bereich von 20-300 Kelvin untersucht. Hierbei ergab sich neben der Feststellung des Vorhandenseins des Maximums auf allen drei Silber-Oberfl{\"a}chen ein energetischer Versatz dieses Maximums durch Abk{\"u}hlen der Probe im Falle der Substrate Ag(100) und Ag(110), welcher in der vorliegenden Gr{\"o}ßenordnung von bis zu 100 meV ungew{\"o}hnlich f{\"u}r bisherige bekannte Kondosysteme ist. Auf Ag(111) konnte kein signifikanter Versatz im Rahmen der Messungenauigkeit festgestellt werden. Im weiteren Verlauf wurden auch von diesen Probensystemen Messungen mittels Impulsmikroskopie durchgef{\"u}hrt, welche in den dadurch erhaltenen Impulskarten geringe Anomalien aufwiesen. Insgesamt kann das vorliegende Verhalten dieser Systeme bis zum Abschluss dieser Arbeit nicht endg{\"u}ltig erkl{\"a}rt werden. Die f{\"u}r organische Systeme h{\"o}chst ungew{\"o}hnliche Theorie der Ausbildung eines Kondogitters, in welcher die Wechselwirkung einzelner St{\"o}rstellen zur Ausbildung eines elektronenartigen Bandes f{\"u}hrt, w{\"a}re jedoch zun{\"a}chst in der Lage, ein derartiges Verhalten, wenn auch nicht in dem hier gezeigten Ausmaß, teilweise zu erkl{\"a}ren.},
  subject      = {Winkelaufgel{\"o}ste Photoemissionsspektroskopie},
  language  = {de}
}