Abstract:

Die vorliegende Arbeit untersucht die dynamische Antwort des elektronischen Systems des Hochtemperatursupraleiters Bi2Sr2CaCu2O8+ (Bi2212) auf die optische Anregung durch ultrakurze Laserpulse. Mittels der zeit- und winkelaufgelösten Photoemissionsspektroskopie an optimal- und unterdotiertem Bi2212 in der „Pseudogap“-Phase werden anhand von Änderungen in der elektronischen Struktur zwei Effekte diskutiert, welche aufgrund ihres unterschiedlichen Zeitverhaltens als unabhängig betrachtet werden können. Zum einen ist dies eine photoinduzierte Änderung der effektiven Masse m* im Bereich der „Kink“-Energie von E - EF = -70 meV, welche innerhalb der Zeitauflösung des Experimentes von ~100 fs auftritt und somit als eine direkt durch den Anregepuls verursachte Störung der zu dem „Kink“ führenden elektronischen Wechselwirkung interpretiert werden kann. Zum anderen wird eine Verschiebung des Fermiflächenvektors kF beobachtet, was als effektive Änderung der Dotierung interpretiert werden kann und somit neue Möglichkeiten in Bezug auf ultraschnelle optoelektronische Bauteile basierend auf photoinduzierten Phasenübergängen eröffnet. Darüber hinaus wird die energie- und fluenzabhängige Dynamik angeregter Elektronen untersucht, welche ein biexponentielles Verhalten aufweisen. Während die langsame Komponente dieses Zerfalls von der Anregefluenz unabhängig ist, zeigt die schnelle Komponente einen deutlichen Sprung in der zugehörigen Zerfallszeit ober- und unterhalb der für das Material charakteristischen Energie von 70 meV. Dieser Sprung ist für niedrige Fluenzen am deutlichsten ausgeprägt, was anhand einer theoretischen Modellrechnung diskutiert wird. Ein großer Teil der vorliegenden Arbeit bestand zudem in der Konstruktion und dem Aufbau eines von Grund auf neuen Experimentes zur Photoemissionsspektroskopie, dessen Hauptbestandteil in dem Design eines 6-Achsen Manipulators lag, mit dessen Hilfe eine Probe bei tiefen Temperaturen unter Vakuumbedingungen unabhängig in jeweils alle 3 Rotations- und Translationsrichtungen bewegt werden kann. Im Zuge dieser Arbeiten wurden mit dem Aufbau zudem erste Test- und Charakterisierungsmessungen durchgeführt.