Aufbau einer gepulsten Quelle polarisierter Elektronen - Institut für ...

5.2 Pulse aus Bulk GaAs Photokathoden 95
Abhängigkeit von der Quantenausbeute
Aufgrund des Spicer-Modells der Photoemission, das auf der Lichtabsorption im
Volumen und Elektronendiffusion beruht, wird eine Abhängigkeit von Pulsform und
-dauer von der Quantenausbeute nicht erwartet. Die in Abbildung 5.6 mit ausgefüllten
Symbolen dargestellten Pulse wurden bei vier verschiedenen Quantenausbeuten
zwischen 8.2 % und 0.14 % gemessen. Dabei wurde die Quantenausbeute durch
Alterung der Kathode bei 50 µA Strahlstrom variiert. Die Pulsprofile wurden auf
ihren jeweiligen Maximalwert normiert. Durch Verschieben entlang der Phasenachse
wurden die ansteigenden Pulsflanken zur Deckung gebracht. Aus der Grafik ist
keine Korrelation zwischen Quantenausbeute und Pulsform zu entnehmen.
Abhängigkeit von der Wellenlänge
Wegen der hohen Wellenlängenabhängigkeit des Lichtabsorptionskoeffizienten
sollte sich eine Korrelation zwischen der Wellenlänge des Anregungslichts und der
Pulsdauer ergeben. Laserpulse größerer Wellenlänge dringen wegen des niedrigeren
Absorptionskoeffizienten tiefer in den Halbleiter ein. Da die Diffusionskonstante
der Elektronen unabhängig vom Laserlicht ist, muß sich dadurch der Puls verlängern.
Gleichzeitig mit den oben beschriebenen Messungen wurden deshalb vier weitere
Pulsmessungen am unteren Ende des Laserabstimmbereichs bei 800 nm durchgeführt.
Diese Pulse sind in Abbildung 5.6 durch leere Symbole gekennzeichnet.
Jedes Paar von Messungen bei 800 und 840 nm (durch gleiche Symbolform gekennzeichnet)
wurde kurz hintereinander bei gleichem Kristallzustand ausgeführt.
Die Differenz in den Quantenausbeuten der gleichzeitigen Messungen wird durch
die unterschiedliche Wellenlänge verursacht.
Die bei 800 nm gemessenen Pulse sind kürzer als die, die bei 840 nm gemessenen
wurden. Die scheinbare Aufspaltung der Messungen bei 800 nm ist nicht mit der
Quantenausbeute korreliert. Sie wurde durch selten auftretende kleine Phasendrifts
während der Pulsmessung verursacht. Eine Anpassung der Modellrechnungen an
diese Daten wird in Kapitel 6 vorgenommen.
5.2.2 Polarisation
Die Polarisation besitzt am Pulsanfang ein Plateau bei 43.30.64.3 % und etwa
5 ps Dauer, das die Polarisation des dc-Elektronenstrahls von 26.6 % deutlich
übersteigt. Das Absinken der Polarisation zum Pulsende hin kann durch eine Exponentialfunktion
mit einer Zeitkonstanten von 58.81.4 ps beschrieben werden (χ 2
= 21.6 bei 17 Freiheitsgraden). Aus den phasenaufgelösten Strom- und Polarisati-