We present an electron projection imaging method to study the ultrafast evolution of photoelectron density distribution and transient fields near the surface. The dynamical profile of the photoelectrons from graphite reveals an origin of a thermionic emission, followed by an adiabatic process leading to electron acceleration and cooling before a freely expanding cloud is established. The hot electron emission is found to couple with a surface charge dipole layer formation, with a sheet density several orders of magnitude higher than that of the vacuum emitted cloud.
REFERENCES
1.
S.
Passlack
, S.
Mathias
, O.
Andreyev
, D.
Mittnacht
, M.
Aeschlimann
, and M.
Bauer
, J. Appl. Phys.
100
, 024912
(2006
).2.
X. J.
Zhou
, B.
Wannberg
, W. L.
Yang
, V.
Brouet
, Z.
Sun
, J. F.
Douglas
, D.
Dessau
, Z.
Hussain
, and Z. -X.
Shen
, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
142
, 27
(2005
).3.
T. L.
Gilton
, J. P.
Cowin
, G. D.
Kubiak
, and A. V.
Hamza
, J. Appl. Phys.
68
, 4802
(1990
).4.
A.
Kubo
, K.
Onda
, H.
Petek
, Z.
Sun
, Y. S.
Jung
, and H. K.
Kim
, Nano Lett.
5
, 1123
(2005
).5.
F. -J.
Meyer zu Heringdorf
, L. I.
Chelaru
, S.
Möllenbeck
, D.
Thien
, and M. H.
von Hoegen
, Surf. Sci.
601
, 4700
(2007
).6.
V.
Gerstner
, A.
Knoll
, W.
Pfeiffer
, A.
Thon
, and G.
Gerber
, J. Appl. Phys.
88
, 4851
(2000
).7.
R.
Srinivasan
, V.
Lobastov
, C. -Y.
Ruan
, and A.
Zewail
, Helv. Chim. Acta
86
, 1761
(2003
).8.
J. R.
Dwyer
, C. T.
Hebeisen
, R.
Ernstorfer
, M.
Harb
, V. B.
Deyirmenjian
, R. E.
Jordan
, and R. J. D.
Miller
, Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A
364
, 741
(2006
).9.
H.
Park
, X.
Wang
, S.
Nie
, R.
Clinite
, and J.
Cao
, Solid State Commun.
136
, 559
(2005
).10.
A.
Hanisch
, B.
Krenzer
, T.
Pelka
, S.
Möllenbeck
, and M. H.
von Hoegen
, Phys. Rev. B
77
, 125410
(2008
).11.
A. H.
Zewail
, Annu. Rev. Phys. Chem.
57
, 65
(2006
).12.
C. -Y.
Ruan
, Y.
Murooka
, R. K.
Raman
, R. A.
Murdick
, R. J.
Worhatch
, and A.
Pell
, Microsc. Microanal.
15
, 323
(2009
).13.
V. A.
Lobastov
, R.
Srinivasan
, and A. H.
Zewail
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
102
, 7069
(2005
).14.
J. S.
Kim
, T.
LaGrange
, B. W.
Reed
, M. L.
Taheri
, M. R.
Armstrong
, W. E.
King
, N. D.
Browning
, and G. H.
Campbell
, Science
321
, 1472
(2008
).15.
S. A.
Hilbert
, C.
Uiterwaal
, B.
Barwick
, H.
Batelaan
, and A. H.
Zewail
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
106
, 10558
(2009
).16.
B. W.
Reed
, J. Appl. Phys.
100
, 034916
(2006
).17.
B. J.
Siwick
, J. R.
Dwyer
, R. E.
Jordan
, and R. J. D.
Miller
, J. Appl. Phys.
92
, 1643
(2002
).18.
B. -L.
Qian
and H. E.
Elsayed-Ali
, Phys. Rev. E
65
, 046502
(2002
).19.
C. T.
Hebeisen
, G.
Sciaini
, M.
Harb
, R.
Ernstorfer
, T.
Dartigalongue
, S. G.
Kruglik
, and R. J. D.
Miller
, Opt. Express
16
, 3334
(2008
).20.
H.
Park
and J. M.
Zuo
, Appl. Phys. Lett.
94
, 251103
(2009
).21.
C. T.
Hebeisen
, G.
Sciaini
, M.
Harb
, R.
Ernstorfer
, S. G.
Kruglik
, and R. J. D.
Miller
, Phys. Rev. B
78
, 081403
(2008
).22.
R. A.
Murdick
, R. K.
Raman
, Y.
Murooka
, and C. -Y.
Ruan
, Phys. Rev. B
77
, 245329
(2008
).23.
D. M.
Riffe
, X. Y.
Wang
, M. C.
Downer
, D. L.
Fisher
, T.
Tajima
, J. L.
Erskine
, and R. M.
More
, J. Opt. Soc. Am. B
10
, 1424
(1993
).24.
R. K.
Raman
, Y.
Murooka
, C. -Y.
Ruan
, T.
Yang
, S.
Berber
, and D.
Tománek
, Phys. Rev. Lett.
101
, 077401
(2008
).25.
V. M.
Silkin
, J.
Zhao
, F.
Guineaa
, E. V.
Chulkov
, P. M.
Echenique
, and H.
Petek
, Phys. Rev. B
80
, 121408
(2009
).26.
J.
Kanasaki
, E.
Inami
, K.
Tanimura
, H.
Ohnishi
, and K.
Nasu
, Phys. Rev. Lett.
102
, 087402
(2009
).27.
F.
Carbone
, O. -H.
Kwon
, and A. H.
Zewail
, Science
325
, 181
(2009
).© 2009 American Institute of Physics.
2009
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
