We have employed a two-photon photoelectron emission microscopy (2P-PEEM) to observe the photocarrier electron dynamics in an organic thin film of fullerene (C60) formed on a highly oriented pyrolytic graphite with a spatial resolution of ca. 135 nm. In this approach, photocarrier electrons in C60 single-layer islands generated by the first pump photon are detected by the second probe photon. These spectromicroscopic observations conducted over a 100 × 100 nm2 region of C60 islands consistently reproduced the macroscopic two-photon photoemission spectrum of fully covered C60 monolayer film, where the energy of photocarrier electron in the islands was +0.9 eV relative to the Fermi level. Time-resolved 2P-PEEM revealed that the photocarrier electron decayed from the monolayered C60 islands into the substrate with a time constant of 470 ± 30 fs.

1.
D.
Cahen
,
A.
Kahn
, and
E.
Unbach
,
Mater. Today
8
,
32
(
2005
).
2.
G.
Malliaras
and
R.
Friend
,
Phys. Today
58
(5),
53
(
2005
).
4.
F.-J.
Meyer zu Heringdorf
,
M. C.
Reuter
, and
R. M.
Tromp
,
Nature
412
,
517
(
2001
).
5.
H.
Marchetto
,
U.
Groh
,
Th.
Schmidt
,
R.
Fink
,
H.-J.
Freund
, and
E.
Umbach
,
Chem. Phys.
325
,
178
(
2006
).
6.
N. M.
Buckanie
and
F.-J.
Meyer zu Heringdorf
,
Surf. Sci.
601
,
1701
(
2007
).
7.
F.
Roth
,
C.
Lupulescu
,
T.
Arion
,
E.
Darlatt
,
A.
Gottwald
, and
W.
Eberhardt
,
J. Appl. Phys.
115
,
033705
(
2014
).
8.
E.
Bauer
,
J. Phys.: Condens. Matter.
13
,
11391
(
2001
).
9.
S.
Günther
,
B.
Kaulich
,
L.
Gregoratti
, and
M.
Kiskinova
,
Prog. Surf. Sci.
70
,
187
(
2002
).
10.
A.
Kubo
,
N.
Pontius
, and
H.
Petek
,
Nano Lett.
7
,
470
(
2007
).
11.
A.
Kubo
,
K.
Onda
,
H.
Petek
,
Z.
Sun
,
Y. S.
Jung
, and
H. K.
Kim
,
Nano Lett.
5
,
1123
(
2005
).
12.
L. I.
Chelaru
and
F.-J.
Meyer zu Heringdorf
,
Surf. Sci.
601
,
4541
(
2007
).
13.
C.
Lemke
,
T.
Leiβner
,
S.
Jauernik
,
A.
Klick
,
J.
Fiutowski
,
J.
Kjelstrup-Hansen
,
R.
Horst-Günter
, and
M.
Bauer
,
Opt. Express
20
,
12877
(
2012
).
14.
M.
Shibuta
,
T.
Eguchi
, and
A.
Nakajima
,
Plasmonics
8
,
1411
(
2013
).
15.
Y.
Gong
,
A. G.
Joly
,
D.
Hu
,
P. Z.
El-Khoury
, and
W. P.
Hess
,
Nano Lett.
15
,
3472
(
2015
).
16.
K.
Fukumoto
,
Y.
Yamada
,
K.
Onda
, and
S.
Koshihara
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
053117
(
2014
).
17.
K.
Fukumoto
,
K.
Onda
,
Y.
Yamada
,
T.
Matsuki
,
T.
Mukuta
,
S.
Tanaka
, and
S.
Koshihara
,
Rev. Sci. Instrum.
85
,
083705
(
2014
).
18.
K.
Fukumoto
,
Y.
Yamada
,
S.
Koshihara
, and
K.
Onda
,
Appl. Phys. Express
8
,
101201
(
2015
).
19.
N. M.
Buckanie
and
F.-J.
Meyer zu Heringdorf
,
Org. Electron.
10
,
446
(
2009
).
20.
Ł.
Borowik
,
H.
Lepage
,
N.
Chevalier
,
D.
Mariolle
, and
O.
Renault
,
Nanotechnology
25
,
265703
(
2014
).
21.
P.
Peumans
and
S. R.
Forrest
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
126
(
2001
).
22.
S.
Yoo
,
B.
Domercq
, and
B.
Kippelen
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
5427
(
2004
).
23.
S.
Nam
,
M.
Shin
,
H.
Kim
, and
Y.
Kim
,
Nanoscale
2
,
2384
(
2010
).
24.
J.
Lee
,
K.
Vandewal
,
S. R.
Yost
,
M. E.
Bahlke
,
L.
Goris
,
M. A.
Baldo
,
J. V.
Manca
, and
T. V.
Voorhis
,
J. Am. Chem. Soc.
132
,
11878
(
2010
).
25.
G. A. H.
Wetzelaer
,
M.
Kuik
,
M.
Lenes
, and
P. W. M.
Blom
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
153506
(
2011
).
26.
P. A.
Lane
,
P. D.
Cunningham
,
J. S.
Melinger
,
O.
Esenturk
, and
E. J.
Heilweil
,
Nat. Commun.
6
,
7558
(
2015
).
27.
C. F. N.
Marchiori
,
N. A. D.
Yamamoto
,
C. F.
Matos
,
J.
Kujala
,
A. G.
Macedo
,
F.
Tuomisto
,
A. J. G.
Zarbin
,
M.
Koehler
, and
L. S.
Roman
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
133301
(
2015
).
28.
J.
Miao
,
H.
Chen
,
F.
Liu
,
B.
Zhao
,
L.
Hu
,
Z.
He
, and
H.
Wu
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
183302
(
2015
).
29.
I.
Yamamoto
,
N.
Matuura
,
R.
Yamamoto
,
T.
Yamada
,
K.
Miyakubo
,
N.
Ueno
, and
T.
Munakata
,
Surf. Sci.
602
,
2232
(
2008
).
30.
J.
Lehmann
,
M.
Merschdorf
,
A.
Thon
,
S.
Voll
, and
W.
Pfeiffer
,
Phys. Rev. B
60
,
17037
(
1999
).
31.
M.
Shibuta
,
K.
Yamamoto
,
K.
Miyakubo
,
T.
Yamada
, and
T.
Munakata
,
Phys. Rev. B
81
,
115426
(
2010
).
32.
M.
Shibuta
,
K.
Miyakubo
,
T.
Yamada
, and
T.
Munakata
,
J. Phys. Chem. C
115
,
19269
(
2011
).
33.
M.
Shibuta
,
K.
Yamamoto
,
T.
Ohta
,
M.
Nakaya
,
T.
Eguchi
, and
A.
Nakajima
,
Sci. Rep.
6
,
35853
(
2016
).
34.
R. W.
Lof
,
M. A.
van Veenendaal
,
B.
Koopmans
,
H. T.
Jonkman
, and
G. A.
Sawatzky
,
Phys. Rev. Lett.
68
,
3924
(
1992
).
35.
R. A.
Cheville
and
N. J.
Halas
,
Phys. Rev. B
45
,
4548
(
1992
).
36.
S.
Kazaoui
,
R.
Ross
, and
N.
Minami
,
Solid State Commun.
90
,
623
(
1994
).
37.
R.
Bauernschmitt
,
R.
Ahlrichs
,
F. H.
Hennrich
, and
M. M.
Kappes
,
J. Am. Chem. Soc.
120
,
5052
(
1998
).
38.
M.
Merkel
,
M.
Escher
,
J.
Settemeyer
,
D.
Funnemann
,
A.
Oelsner
,
Ch.
Ziethen
,
O.
Schmidt
,
M.
Klais
, and
G.
Schönhense
,
Surf. Sci.
480
,
196
(
2001
).
39.
R.
Yamamoto
,
I.
Yamamoto
,
M.
Mikamori
,
T.
Yamada
,
K.
Miyakubo
, and
T.
Munakata
,
Surf. Sci.
605
,
982
(
2011
).
40.
R.
Yamamoto
,
T.
Yamada
,
M.
Taguchi
,
K.
Miyakubo
,
H. S.
Kato
, and
T.
Munakata
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
14
,
9601
(
2012
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.