Spektromikroskopische Untersuchungen dünner Porphyrinschichten und deren Einfluß auf plasmonische Anregungen in Silberstrukturen mit Mehr-Photonen-Photoemission

In der vorliegenden Arbeit werden dunne Porphyrinschichten und plasmonische Silberstrukturen mitMehr-Photonen-Photoemissionselektronenmikroskopie (nP-PEEM) untersucht. Der erste Teil der Arbeit befast sich mit optischen und elektronischen Eigenschaften dunner Porphyrinschichten in Abwesenheit plasmonischer Anregungen. In elektronenspektroskopischen Untersuchungen der Mehr-Photonen-Photoemission (nPPE) dieser Schichten ergeben sich Energieverteilungen der Photoelektronen, die sich nicht in einem traditionellen Modell erklaren lassen, welches auf Untersuchungen mit Ultraviolett-Photoemissionsspektroskopie (UPS) basiert. Aufbauend auf den Ergebnissen aus energie-, zeit- und ortsaufgelosten nPPEUntersuchungen der Porphyrinschichten wird ein alternatives Modell entwickelt, das eine konsistente Beschreibung der komplexen elektronischen Anregungs- und Relaxationsprozesse innerhalb der Schicht ermoglicht. Der zweite Teil der Arbeit hat plasmonische Anregungen in Silberstrukturen zum Thema. Dabei werden sowohl rein plasmonische Anregungen als auch Plasmon-Exziton-Wechselwirkungen in Porphyrin/Silber-Hybridstrukturen untersucht. Propagierende Oberflachenplasmonen werden mit nP-PEEM auf einer ausgedehnten Silberinsel abgebildet. Eine Auswertung des im PEEM-Bild beobachteten Interferenzmusters, welches durch Uberlagerung des plasmoninduzierten elektrischen Nahfeldes mit dem elektrischen Feld der anregenden Laserstrahlung entsteht, ermoglicht es, die Dispersion des Oberflachenplasmons auf der Silberoberflache zu bestimmen. Mit der gleichen Methode wird der Einflus einer dunnen Porphyrinschicht auf die Plasmonendispersion untersucht. Der Verlauf der Dispersionskurve weicht fur Anregungswellenlangen in der Nahe der molekularen Soret-Bande vom Verlauf fur eine rein plasmonische Anregung ab, was einer Kopplung des Oberflachenplasmons mit der exzitonischen Anregung in der Porphyrinschicht zugeschrieben wird. Lokalisierte Oberflachenplasmonen (LSP) werden mit nP-PEEM auf Silbernanopartikeln untersucht. Dazu wird eine Methode entwickelt, welche quantitative Laseranregungsspektroskopie der nPPE von Einzelpartikeln ermoglicht. Die Natur der LSP-Resonanzen, welche in den Anregungsspektren der Partikel beobachtet werden, wird durch Vergleich der experimentellen Spektren mit Simulationen aufgeklart. Der Einflus dunner Porphyrinschichten auf die LSP-Resonanzen wird mit Laseranregungsspektroskopie untersucht, mit dem Ergebnis, das die Porphyrinschichten eine spektrale Verschiebung der Partikelresonanzen verursachen. Simulationen sagen fur die Porphyrin/Silber-Hybridstrukturen eine weitere, porphyrinabgeleitete LSP-Resonanz voraus, welche sich unter geeigneten Bedingungen auch experimentell beobachten last.