@phdthesis{Carinci2017,
  author    = {Carinci, Flavio},
  title     = {Quantitative Characterization of Lung Tissue Using Proton MRI},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-151189},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {The focus of the work concerned the development of a series of MRI techniques that were specifically designed and optimized to obtain quantitative and spatially resolved information about characteristic parameters of the lung. Three image acquisition techniques were developed. Each of them allows to quantify a different parameter of relevant diagnostic interest for the lung, as further described below: 1) The blood volume fraction, which represents the amount of lung water in the intravascular compartment expressed as a fraction of the total lung water. This parameter is related to lung perfusion. 2) The magnetization relaxation time T\(_2\) und T� *\(_2\) , which represents the component of T\(_2\) associated with the diffusion of water molecules through the internal magnetic field gradients of the lung. Because the amplitude of these internal gradients is related to the alveolar size, T\(_2\) und T� *\(_2\) can be used to obtain information about the microstructure of the lung. 3) The broadening of the NMR spectral line of the lung. This parameter depends on lung inflation and on the concentration of oxygen in the alveoli. For this reason, the spectral line broadening can be regarded as a fingerprint for lung inflation; furthermore, in combination with oxygen enhancement, it provides a measure for lung ventilation.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {en}
}
@article{OPUS4-17335,
  title     = {Measurement of the inclusive cross-sections of single top-quark and top-antiquark \(t\)-channel production in \(pp\) collisions at \(\sqrt{s}\) = 13 TeV with the ATLAS detector},
  series = {Journal of High Energy Physics},
  volume    = {2017},
  journal   = {Journal of High Energy Physics},
  number    = {04},
  organization    = {The ATLAS Collaboration},
  doi       = {https://doi.org/10.1007/JHEP04(2017)086},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-173357},
  year      = {2017},
  abstract  = {A measurement of the \(t\)-channel single-top-quark and single-top-antiquark production cross-sections in the lepton+jets channel is presented, using 3.2 fb\(^{-1}\) of proton-proton collision data at a centre-of-mass energy of 13 TeV, recorded with the ATLAS detector at the LHC in 2015. Events are selected by requiring one charged lepton (electron or muon), missing transverse momentum, and two jets with high transverse momentum, exactly one of which is required to be \(b\)-tagged. Using a binned maximum-likelihood fit to the discriminant distribution of a neural network, the cross-sections are determined to be \({σ(tq)}\) = 156 ± 5 (stat.) ± 27 (syst.) ± 3 (lumi.) pb for single top-quark production and \(σ(\overline{t}q)\) = 91 ± 4 (stat.) ± 18 (syst.) ± 2 (lumi.) pb for single top-antiquark production, assuming a top-quark mass of 172.5 GeV. The cross-section ratio is measured to be \(R_{t}\) = \(σ(tq)/σ(\overline{t}q)\) = 1.72 ± 0.09 (stat.) ± 0.18 (syst.). All results are in agreement with Standard Model predictions.},
  language  = {en}
}
@article{OPUS4-17336,
  title     = {Measurement of charged-particle distributions sensitive to the underlying event in \(\sqrt{s}\) = 13 TeV proton-proton collisions with the ATLAS detector at the LHC},
  series = {Journal of High Energy Physics},
  volume    = {2017},
  journal   = {Journal of High Energy Physics},
  number    = {03},
  organization    = {The ATLAS Collaboration},
  doi       = {https://doi.org/10.1007/JHEP03(2017)157},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-173361},
  year      = {2017},
  abstract  = {We present charged-particle distributions sensitive to the underlying event, measured by the ATLAS detector in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV, in low-luminosity Large Hadron Collider fills corresponding to an integrated luminosity of 1.6 nb\(^{-1}\). The distributions were constructed using charged particles with absolute pseudorapidity less than 2.5 and with transverse momentum greater than 500 MeV, in events with at least one such charged particle with transverse momentum above 1 GeV. These distributions characterise the angular distribution of energy and particle flows with respect to the charged particle with highest transverse momentum, as a function of both that momentum and of charged-particle multiplicity. The results have been corrected for detector effects and are compared to the predictions of various Monte Carlo event generators, experimentally establishing the level of underlying-event activity at LHC Run 2 energies and providing inputs for the development of event generator modelling. The current models in use for UE modelling typically describe this data to 5\% accuracy, compared with data uncertainties of less than 1\%.},
  language  = {en}
}
@article{PollingerSchmittSanderetal.2017,
  author    = {Pollinger, Florian and Schmitt, Stefan and Sander, Dirk and Tian, Zhen and Kirschner, J{\"u}rgen and Vrdoljak, Pavo and Stadler, Christoph and Maier, Florian and Marchetto, Helder and Schmidt, Thomas and Sch{\"o}ll, Achim and Umbach, Eberhard},
  title     = {Nanoscale patterning, macroscopic reconstruction, and enhanced surface stress by organic adsorption on vicinal surfaces},
  series = {New Journal of Physics},
  volume    = {19},
  journal   = {New Journal of Physics},
  doi       = {10.1088/1367-2630/aa55b8},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-171947},
  year      = {2017},
  abstract  = {Self-organization is a promising method within the framework of bottom-up architectures to generate nanostructures in an efficient way. The present work demonstrates that self- organization on the length scale of a few to several tens of nanometers can be achieved by a proper combination of a large (organic) molecule and a vicinal metal surface if the local bonding of the molecule on steps is significantly stronger than that on low-index surfaces. In this case thermal annealing may lead to large mass transport of the subjacent substrate atoms such that nanometer-wide and micrometer-long molecular stripes or other patterns are being formed on high-index planes. The formation of these patterns can be controlled by the initial surface orientation and adsorbate coverage. The patterns arrange self-organized in regular arrays by repulsive mechanical interactions over long distances accompanied by a significant enhancement of surface stress. We demonstrate this effect using the planar organic molecule PTCDA as adsorbate and Ag(10 8 7) and Ag(775)surfaces as substrate. The patterns are directly observed by STM, the formation of vicinal surfaces is monitored by highresolution electron diffraction, the microscopic surface morphology changes are followed by spectromicroscopy, and the macroscopic changes of surface stress are measured by a cantilever bending method. The in situ combination of these complementary techniques provides compelling evidence for elastic interaction and a significant stress contribution to long-range order and nanopattern formation.},
  language  = {en}
}
@article{ElsaesserSchieblMukhinetal.2017,
  author    = {Els{\"a}sser, S. and Schiebl, M. and Mukhin, A. A. and Balbashov, A. M. and Pimenov, A. and Geurts, J.},
  title     = {Impact of temperature-dependent local and global spin order in \(R\)MnO\(_3\) compounds for spin-phonon coupling and electromagnon activity},
  series = {New Journal of Physics},
  volume    = {19},
  journal   = {New Journal of Physics},
  doi       = {10.1088/1367-2630/aa55ed},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-171978},
  year      = {2017},
  abstract  = {The orthorhombic rare-earth manganite compounds \(R\)MnO\(_3\) show a global magnetic order for \(T\) < \(T\)\(_N\), and several representatives are multiferroic with a cycloidal spin ground state order for \(T\) < \(T\)\(_c\)\(_y\)\(_c\)\(_l\) < \(T\)\(_N\) \(\approx\) 40 K. We deduce from the temperature dependence of spin-phonon coupling in Raman spectroscopy for a series of \(R\)MnO\(_3\) compounds that their spin order locally persists up to about twice \(T\)\(_N\). Along the same line, our observation of the persistence of the electromagnon in GdMnO\(_3\) up to \(T\) \(\approx\) 100 K is attributed to a local cycloidal spin order for \(T\) > \(T\)\(_c\)\(_y\)\(_c\)\(_l\), in contrast to the hitherto assumed incommensurate sinusoidal phase in the intermediate temperature range. The development of the magnetization pattern can be described in terms of an order-disorder transition at \(T\)\(_c\)\(_y\)\(_c\)\(_l\) within a pseudospin model of localized spin cycloids with opposite chirality.},
  language  = {en}
}
@article{SanchezThierschmannMolenkamp2017,
  author    = {S{\´a}nchez, Rafael and Thierschmann, Holger and Molenkamp, Laurens W.},
  title     = {Single-electron thermal devices coupled to a mesoscopic gate},
  series = {New Journal of Physics},
  volume    = {19},
  journal   = {New Journal of Physics},
  doi       = {10.1088/1367-2630/aa8b94},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-172982},
  year      = {2017},
  abstract  = {We theoretically investigate the propagation of heat currents in a three-terminal quantum dot engine. Electron-electron interactions introduce state-dependent processes which can be resolved by energy-dependent tunneling rates. We identify the relevant transitions which define the operation of the system as a thermal transistor or a thermal diode. In the former case, thermal-induced charge fluctuations in the gate dot modify the thermal currents in the conductor with suppressed heat injection, resulting in huge amplification factors and the possible gating with arbitrarily low energy cost. In the latter case, enhanced correlations of the state-selective tunneling transitions redistribute heat flows giving high rectification coefficients and the unexpected cooling of one conductor terminal by heating the other one. We propose quantum dot arrays as a possible way to achieve the extreme tunneling asymmetries required for the different operations.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Then2017,
  author    = {Then, Patrick},
  title     = {Waveguide-based single molecule detection in flow},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-140548},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {In this work fluorescence-based single molecule detection at low concetration is investigated, with an emphasis on the usage of active transport and waveguides. Active transport allows to overcome the limits of diffusion-based systems in terms of the lowest detectable threshold of concentration. The effect of flow in single molecule experiments is investigated and a theoretical model is derived for laminar flow. Waveguides on the other hand promise compact detection schemes and show great potential for their possible integration into lab-on-a-chip applications. Their properties in single molecule experiments are analyzed with help of a method based on the reciprocity theorem of electromagnetic theory.},
  subject      = {Optik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Feichtner2017,
  author    = {Feichtner, Thorsten},
  title     = {Optimal Design of Focusing Nanoantennas for Light : Novel Approaches: From Evolution to Mode-Matching},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-140604},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Optische Antennen arbeiten {\"a}hnlich wie Antennen f{\"u}r Radiowellen und wandeln elektromagnetische Strahlung in elektrische Wechselstr{\"o}me um. Ladungsdichteansammlungen an der Antennen-Oberfl{\"a}che f{\"u}hren zu starken und lokalisierten Nahfeldern. Da die meisten optischen Antennen eine Ausdehnung von wenigen hundert Nanometern besitzen, erm{\"o}glichen es ihre Nahfelder, Licht auf ein Volumen weit unterhalb des Beugungslimits zu fokussieren, mit Intensit{\"a}ten, die mehrere Gr{\"o}ßenordnungen {\"u}ber dem liegen, was man mit klassischer beugender und reflektierender Optik erreichen kann. Die Aufgabe, die Abstrahlung eines Quantenemitters zu maximieren, eines punktf{\"o}rmigen Objektes, welches einzelne Photonen absorbieren und emittieren kann, ist identisch mit der Aufgabe, die Feldintensit{\"a}t am Ort des Quantenemitters zu maximieren. Darum ist es erstrebenswert, den Fokus optischer Antennen zu optimieren Optimierte Radiofrequenz-Antennen, welche auf Gr{\"o}ßenordnungen von wenigen 100 Nanometern herunterskaliert werden, zeigen bereits eine gute Funktionalit{\"a}t. Jedoch liegen optische Frequenzen in der N{\"a}he der Plasmafrequenz von den Metallen, die f{\"u}r optische Antennen genutzt werden und die Masse der Elektronen kann nicht mehr vernachl{\"a}ssigt werden. Dadurch treten neue physikalische Ph{\"a}nomene auf. Es entstehen gekoppelte Zust{\"a}nde aus Licht und Ladungsdichte-Schwingungen, die sogenannten Plasmonen. Daraus folgen Effekte wie Volumenstr{\"o}me und k{\"u}rzere effektive Wellenl{\"a}ngen. Zus{\"a}tzlich f{\"u}hrt die endliche Leitf{\"a}higkeit zu thermischen Verluste. Das macht eine Antwort auf die Frage nach der optimalen Geometrie f{\"u}r fokussierende optische Antennen schwer. Jedoch stand vor dieser Arbeit der Beweis noch aus, dass es f{\"u}r optische Antennen bessere Alternativen gibt als herunterskalierte Radiofrequenz-Konzepte. In dieser Arbeit werden optische Antennen auf eine bestm{\"o}gliche Fokussierung optimiert. Daf{\"u}r wird ein Ansatz gew{\"a}hlt, welcher bei Radiofrequenz-Antennen f{\"u}r komplexe Anwendungsfelder (z.B. isotroper Breitbandempfang) schon oft Erfolg hatte: evolution{\"a}re Algorithmen. Die hier eingef{\"u}hrte erste Implementierung erlaubt eine große Freiheit in Bezug auf Partikelform und Anzahl, da sie quadratische Voxel auf einem planaren, quadratischen Gitter beliebig anordnet. Die Geometrien werden in einer bin{\"a}ren Matrix codiert, welche als Genom dient und somit Methoden wie Mutation und Paarung als Verbesserungsmechanismus erlaubt. So optimierte Antennen-Geometrien {\"u}bertreffen vergleichbare klassische Dipol-Geometrien um einen Faktor von Zwei. Dar{\"u}ber hinaus l{\"a}sst sich aus den optimierten Antennen ein neues Funktionsprinzip ableiten: ein magnetische Split-Ring-Resonanz kann mit Dipol-Antennen leitend zu neuartigen und effektiveren Split-Ring-Antennen verbunden werden, da sich ihre Str{\"o}me nahe des Fokus konstruktiv {\"u}berlagern. Im n{\"a}chsten Schritt wird der evolution{\"a}re Algorithmus so angepasst, so die Genome real herstellbare Geometrien beschreiben. Zus{\"a}tzlich wird er um eine Art ''Druckertreiber'' erweitert, welcher aus den Genomen direkt Anweisungen zur fokussierten Ionenstrahl-Bearbeitung von einkristallinen Goldflocken erstellt. Mit Hilfe von konfokaler Mikroskopie der Zwei-Photonen-Photolumineszenz wird gezeigt, dass Antennen unterschiedlicher Effizienz reproduzierbar aus dem evolution{\"a}ren Algorithmus heraus hergestellt werden k{\"o}nnen. Außerdem wird das Prinzip der Split-Ring-Antenne verbessert, indem zwei Ring-Resonanzen zu einer Dipol-Resonanz hinzugef{\"u}gt werden. Zu guter Letzt dient die beste Antenne des zweiten evolution{\"a}re Algorithmus als Inspiration f{\"u}r einen neuen Formalismus zur Beschreibung des Leistungs{\"u}bertrages zwischen einer optischen Antenne und einem Punkt-Dipol, welcher sich als "dreidimensionaler Moden{\"u}berlapp" beschreiben l{\"a}sst. Damit k{\"o}nnen erstmals intuitive Regeln f{\"u}r die Form einer optischen Antenne aufgestellt werden. Die G{\"u}ltigkeit der Theorie wird analytisch f{\"u}r den Fall eines Dipols nahe einer metallischen Nano-Kugel gezeigt. Das vollst{\"a}ndige Problem, Licht mittels einer optischen Antenne zu fokussieren, l{\"a}sst sich so auf die Erf{\"u}llung zweier Moden{\"u}berlapp-Bedingungen reduzieren -- mit dem Feld eines Punktdipols, sowie mit einer ebenen Welle. Damit lassen sich zwei Arten idealer Antennenmoden identifizieren, welche sich von der bekannten Dipol-Antennen-Mode grundlegend unterscheiden. Zum einen l{\"a}sst sich dadurch die Funktionalit{\"a}t der evolution{\"a}ren und Split-Ring-Antennen erkl{\"a}ren, zum lassen sich neuartige plasmonische Hohlraum-Antennen entwerfen, welche zu besserer Fokussierung von Licht f{\"u}hren. Dies wird numerisch im direkten Vergleich mit einer klassischen Dipolantennen-Geometrie gezeigt.},
  subject      = {Physik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Benkert2017,
  author    = {Benkert, Andreas},
  title     = {Soft x-ray spectroscopic study of methanol and glycine peptides in different physical environments},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147111},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Ionenspezifische Effekte treten in einer Vielzahl von w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen aus Elektrolyten und gr{\"o}ßeren Molek{\"u}len wie Peptiden auf. Die Ionen bewirken dabei {\"A}nderungen in Eigenschaften wie z.B. der Viskosit{\"a}t, den Aktivit{\"a}ten von Enzymen, der Stabilit{\"a}t von Proteinen und deren Ein- bzw. Aussalzverhalten. Typischerweise wird die ionenabh{\"a}ngige Auspr{\"a}gung derartiger Effekte mithilfe der Hofmeister-Serie beschrieben, die urspr{\"u}nglich Ionen nach ihrer F{\"a}higkeit ordnete, die L{\"o}slichkeit von H{\"u}hnereiweis in Wasser zu steigern oder zu unterdr{\"u}cken. Die empirische Abfolge der Ionen in der Hofmeister-Serie kann jedoch bis heute nicht zweifelsfrei erkl{\"a}rt werden. Trotz weitreichender Bem{\"u}hungen, ein molekulares Verst{\"a}ndnis dieses Ph{\"a}nomens zu schaffen, konnte bisher keine Einigung {\"u}ber die zugrundeliegenden Mechanismen und die genauere Bestimmung und Lokalisierung der Wechselwirkung erzielt werden. Die resonante inelastische Weichr{\"o}ntgenstreuung (RIXS) kombiniert die beiden Methoden der R{\"o}ntgenemissions- (XES) und R{\"o}ntgenabsorptionsspektroskopie (XAS). So k{\"o}nnen mit RIXS Informationen sowohl {\"u}ber die besetzten als auch die unbesetzten elektronischen Zust{\"a}nde gesammelt und zu einem umfassenden Bild der elektronischen Struktur des Systems verkn{\"u}pft werden, was diese Methode zu einem vielversprechenden Werkzeug macht, etwas mehr Licht auf die Thematik zu werfen. Die in dieser Arbeit pr{\"a}sentierten Ergebnisse zielen deshalb darauf ab, ein verbessertes Verst{\"a}ndnis der Wechselwirkungen zwischen Salzen und Peptiden in w{\"a}ssriger L{\"o}sung zu schaffen. Hierf{\"u}r wird systematisch der Einfluss verschiedenster physikalischer Umgebungen auf die elektronische Struktur von kleinen Molek{\"u}len (Methanol und von Glycin abgeleitete Peptide) mittels Weichr{\"o}ntgenspektroskopie, unterst{\"u}tzt durch Dichtefunktionaltheorie (DFT) Rechnungen, untersucht. In einem ersten Schritt werden isolierte Molek{\"u}le ohne jeglicheWechselwirkung zu ihrer unmittelbaren Umgebung anhand von Methanol in der Gasphase als Modelsystem untersucht. Hierbei wird insbesondere der lokale und elementspezifische Charakter von RIXS demonstriert und die lokale elektronische Struktur von Methanols Hydroxyl- und Methylgruppe untersucht. Mithilfe von DFT-Rechnungen werden die beobachteten Emissionslinien in den XES-Spektren der Emission bestimmter Molek{\"u}lorbitale zugeordnet und deren relative Emissionsintensit{\"a}ten erl{\"a}utert. F{\"u}r eine resonante Anregung der ersten Resonanz an der Sauerstoff-K-Absorptionskante werden starke Isotopeneffekte beobachtet, die durch dynamische Prozesse an der Hydroxylgruppe erkl{\"a}rt werden k{\"o}nnen. Dies dient als hervorragendes Beispiel f{\"u}r m{\"o}gliche Auswirkungen, die eine lokale {\"A}nderung in der Geometrie oder Symmetrie des Molek{\"u}ls auf dessen elektronische Struktur haben kann. Im weiteren Verlauf dieser Arbeit wird das untersuchte Probensystem um die Aminos{\"a}ure Glycin und deren kleinste Peptide Diglycin und Triglycin, vorerst in ihrer kristallinen Form als Festk{\"o}rper, erweitert. Mithilfe von RIXS-Karten der Stickstoff- und Sauerstoff-K-Absorptionskanten wird erneut, unterst{\"u}tzt durch DFT-Rechnungen, ein umfassendes Bild der elektronischen Struktur der Molek{\"u}le gezeichnet. {\"A}hnlich zum Fall von Methanol werden die Emissionsspektren an der Stickstoff-K-Kante stark von dynamischen Prozessen an der protonierten Aminogruppe der Molek{\"u}le beeinflusst. Zudem wird gezeigt, dass RIXS gezielt dazu verwendet werden kann, das Stickstoffatom in der Peptidbindung anzuregen und die elektronische Struktur in dessen lokaler Umgebung zu untersuchen. Desweiteren wird ein einfaches Baukastenprinzip f{\"u}r XES-Spektren dazu genutzt, die spektralen Anteile der Emission aus {\"U}berg{\"a}ngen an den beiden Stickstoffatomen in Diglycin zu isolieren. In w{\"a}ssriger L{\"o}sung kann eine leichte Ver{\"a}nderung der elektronischen Struktur der Molek{\"u}le durch die Wechselwirkung mit benachbarten Wassermolek{\"u}len, vermutlich an den geladenen funktionellen Gruppen, beobachtet werden. Die Auswirkungen auf die XES-Spektren sind jedoch eher gering. Deutlich gr{\"o}ßere Ver{\"a}nderungen werden beobachtet, wenn man den Protonierungszustand der Molek{\"u}le {\"u}ber den pH-Wert der L{\"o}sung manipuliert. Sowohl die Protonierung der Carboxylgruppe f{\"u}r kleine pH-Werte als auch die Deprotonierung der Aminogruppe in basischer L{\"o}sung f{\"u}hren zu starken Ver{\"a}nderungen in den RIXS-Karten. In einer umfangreichen Untersuchung der XES-Spektren von Glycin als Funktion des pH-Wertes wird gezeigt, dass sich die {\"A}nderungen jedoch nicht nur {\"o}rtlich begrenzt auf die Umgebung der manipulierten funktionellen Gruppe, sondern auch auf die elektronische Struktur in weiter entfernten Bereichen des Molek{\"u}ls auswirken. Als Beispiel f{\"u}r Systeme in denen Hofmeister-Effekte beobachtet werden, werden zu guter Letzt gemischte w{\"a}ssrige L{\"o}sungen aus Diglycin und verschiedenen Salzen untersucht. Um den Einfluss verschiedener Kationen auf die elektronische Struktur der Diglycin Molek{\"u}le zu erfassen wird eine Reihe unterschiedlicher Chloride verwendet, wohingegen eine Reihe von Kaliumsalzen f{\"u}r die Untersuchung verschiedener Anionen herangezogen wird. In beiden F{\"a}llen werden ionenspezifische Auswirkungen auf die XES-Spektren von Diglycin beobachtet, die qualitativ der Sortierung innerhalb der Hofmeister-Serie folgen. Die beobachteten {\"A}nderungen deuten dabei darauf hin, dass Kationen unterschiedlich stark mit dem Sauerstoff in der Peptidbindung und dessen unmittelbarer Umgebung wechselwirken, wohingegen Anionen eine gesteigerte Affinit{\"a}t zur Aminogruppe von Diglycin aufweisen.},
  subject      = {Methanol},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Maass2017,
  author    = {Maaß, Henriette},
  title     = {Spin-dependence of angle-resolved photoemission from spin-orbit split surface states},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-151025},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Spin- and angle-resolved photoelectron spectroscopy is the prime method to investigate spin polarized electronic states at solid state surfaces. In how far the spin polarization of an emitted photoelectron reflects the intrinsic spin character of an electronic state is the main question in the work at hand. It turns out that the measured spin polarization is strongly influenced by experimental conditions, namely by the polarization of the incoming radiation and the excitation energy. The photoemission process thus plays a non-negligible role in a spin-sensitive measurement. This work is dedicated to unravel the relation between the result of a spin-resolved measurement and the spin character in the ground state and, therefore, to gain a deep understanding of the spin-dependent photoemission process. Materials that exhibit significant spin-splittings in their electronic structure, owing to a strong spin-orbit coupling, serve as model systems for the investigations in this work. Therefore, systems with large Rashba-type spin-splittings as BiTeI(0001) and the surface alloys BiAg2/Ag(111) and PbAg2/Ag(111) are investigated. Likewise, the surface electronic structure of the topological insulators Bi2Te2Se(0001) and Bi2Te3(0001) are analyzed. Light polarization dependent photoemission experiments serve as a probe of the orbital composition of electronic states. The knowledge of the orbital structure helps to disentangle the spin-orbital texture inherent to the different surface states, when in addition the spin-polarization is probed. It turns out that the topological surface state of Bi2Te2Se(0001) as well as the Rashba-type surface state of BiTeI(0001) exhibit chiral spin-textures associated with the p-like in-plane orbitals. In particular, opposite chiralities are coupled to either tangentially or radially aligned p-like orbitals, respectively. The results presented here are thus evidence that a coupling between spin- and orbital part of the wave function occurs under the influence of spin-orbit coupling, independent of the materials topology. Systematic photon energy dependent measurements of the out-of-plane spin polarization of the topological surface state of Bi2Te3(0001) reveal a strong dependence and even a reversal of the sign of the photoelectron spin polarization with photon energy. Similarly, the measured spin component perpendicular to the wave vector of the surface state of BiAg2/Ag(111) shows strong modulations and sign reversals when the photon energy is changed. In BiAg2/Ag(111) the variations in the photoelectron spin polarization are accompanied by significant changes and even a complete suppression of the photoemission intensity from the surface state, indicating that the variations of the spin polarization are strongly related to the photoemission cross section. This relation is finally analyzed in detail by employing a simple model, which is based on an evaluation of the transition matrix elements that describe the presented experiments. The model shows that the underlying cause for the observed photoelectron spin reversals can be found in the coupling of the spin structure to the spatial part of the initial state wave function, revealing the crucial role of spin-orbit interaction in the initial state wave function. The model is supported by ab initio photoemission calculations, which show strong agreement with the experimental results.},
  subject      = {Photoelektronenspektroskopie},
  language  = {en}
}