A detailed model is presented that describes the temporal and spectral interference patterns resulting from phase-recovery infrared–visible sum-frequency spectroscopy. Included in this model are the effects of dispersive elements other than the phase shifting unit placed between the sample and local oscillator signals. This inclusion is critical when considering the interference patterns arising from studies of buried interfaces. Furthermore, in the midinfrared where it is difficult to have high visibility of the fringes, it is demonstrated that local field corrections have a significant effect on the shape of the interference pattern. By collecting and subsequently fitting a two-dimensional interference pattern displaying both temporal and spectral fringes, a complete characterization of all these effects is possible.

1.
Y. R.
Shen
,
Annu. Rev. Phys. Chem.
40
,
327
(
1989
).
2.
K. B.
Eisenthal
,
Chem. Rev.
96
,
1343
(
1996
).
3.
V.
Vogel
and
Y. R.
Shen
,
Ann. Rev. Mater. Sci.
21
,
515
(
1991
).
5.
N.
Bloembergen
and
P. S.
Pershan
,
Phys. Rev.
128
,
606
(
1962
).
6.
P. B.
Petersen
and
R. J.
Saykally
,
Ann. Rev. Phys. Chem.
57
,
333
(
2006
).
7.
C. T.
Williams
and
D. A.
Beattie
,
Surf. Sci.
500
,
545
(
2002
).
8.
X.
Zhao
,
S.
Ong
, and
K. B.
Eisenthal
,
Chem. Phys. Lett.
202
,
513
(
1993
).
9.
W.-K.
Zhang
,
H.-F.
Wang
, and
D.-S.
Zheng
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
8
,
4041
(
2006
).
10.
H.-T.
Bian
,
R.-R.
Feng
,
Y.-Y.
Xu
,
Y.
Guo
, and
H.-F.
Wang
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
10
,
4920
(
2008
).
11.
R.
Antoine
,
F.
Bianchi
,
P. F.
Brevet
, and
H. H.
Girault
,
J. Chem. Soc. Faraday Trans.
93
,
3833
(
1997
).
12.
J. M. G.
Davis
,
J. J.
Kruk
,
C. T.
Konek
,
K. A.
Scheidt
, and
F. M.
Geiger
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
15444
(
2008
).
13.
A. R.
Siler
,
M. R.
Brindza
, and
R. A.
Walker
,
Anal. Bional. Chem.
395
,
1063
(
2009
).
14.
C. T.
Konek
,
K. D.
Illg
,
H. A.
Al-Abadleh
,
A. B.
Voges
,
G.
Yin
,
M. J.
Musorrafiti
,
C. M.
Schmidt
, and
F. M.
Geiger
,
J. Am. Chem. Soc.
127
,
15771
(
2005
).
15.
H.-T.
Bian
,
R.-R.
Feng
,
Y.
Guo
, and
H.-F.
wang
,
J. Chem. Phys.
130
,
134709
(
2009
).
16.
S.
Ong
,
X.
Zhao
, and
K. B.
Eisenthal
,
Chem. Phys. Lett.
191
,
327
(
1992
).
17.
A. G.
Stack
,
S. R.
Higgins
, and
C. M.
Eggleston
,
Geochim. Cosmochim. Acta
65
,
3055
(
2001
).
18.
J. S.
Salafsky
and
K. B.
Eisenthal
,
J. Phys. Chem. B
104
,
7752
(
2000
).
19.
L. F.
Scatena
,
M. G.
Brown
, and
G. L.
Richmond
,
Science
292
,
908
(
2001
).
20.
A. G.
Lambert
,
P. B.
Davies
, and
D. J.
Neivandt
,
Appl. Spectrosc. Rev.
40
,
103
(
2005
).
21.
M. S.
Yeganeh
,
S. M.
Dougal
, and
H. S.
Pink
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
1179
(
1999
).
22.
G. L.
Richmond
,
Chem. Rev.
102
,
2693
(
2002
).
23.
Y. R.
Shen
and
V.
Ostroverkhov
,
Chem. Rev.
106
,
1140
(
2006
).
24.
Z.
Chen
,
Y. R.
Shen
, and
G. A.
Somorjai
,
Annu. Rev. Phys. Chem.
53
,
437
(
2002
).
25.
Q.
Du
,
E.
Freysz
, and
Y. R.
Shen
,
Phys. Rev. Lett.
72
,
238
(
1994
).
26.
J.
Kim
and
P. S.
Cremer
,
J. Am. Chem. Soc.
122
,
12371
(
2000
).
27.
C. D.
Bain
,
J. Chem. Soc., Faraday Trans.
91
,
1281
(
1995
).
28.
A. J.
Hopkins
,
C. L.
McFearin
, and
G. L.
Richmond
,
Curr. Opin. Solid State Mater. Sci.
9
,
19
(
2005
).
29.
M.
Sovago
,
R. K.
Campen
,
G. W. H.
Wurpel
,
M.
Müller
,
H. J.
Bakker
, and
M.
Bonn
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
173901
(
2008
).
30.
S.
Nihonyanagi
,
S.
Yamaguchi
, and
T.
Tahara
,
J. Chem. Phys.
130
,
204704
(
2009
).
31.
C. S.-C.
Yang
,
P. T.
Wilson
, and
L. J.
Richter
,
Macromolecules
37
,
7742
(
2004
).
32.
C.
Romero
and
S.
Baldelli
,
J. Phys. Chem. B
110
,
6213
(
2006
).
33.
J.
Wang
,
S.
Buck
, and
Z.
Chen
,
J. Phys. Chem. B
106
,
11666
(
2002
).
34.
A.
Eftekhari-Bafrooei
and
E.
Borguet
,
J. Am. Chem. Soc.
131
,
12034
(
2009
).
35.
H.
Noguchi
,
M.
Hiroshi
,
J. P.
Gong
,
Y.
Osada
, and
K.
Uosaki
,
Phy. Chem. Chem. Phys.
10
,
4987
(
2008
).
36.
R. L.
York
,
O.
Mermut
,
D. C.
Phillips
,
K. R.
McCrea
,
R. S.
Ward
, and
G. A.
Somorjai
,
J. Phys. Chem. C
111
,
8866
(
2007
).
37.
Z.
Yang
,
Q.
Li
, and
K. C.
Chou
,
J. Phys. Chem. C
113
,
8201
(
2009
).
38.
W.
Gan
,
D.
Wu
,
Z.
Zhang
,
R.-R.
Feng
, and
H.-F.
Wang
,
J. Chem. Phys.
124
,
114705
(
2006
).
39.
D.
Liu
,
G.
Ma
,
L. M.
Levering
, and
H. C.
Allen
,
J. Phys. Chem. B
108
,
2252
(
2004
).
40.
K. C.
Jena
and
D. K.
Hore
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
12
,
14383
(
2010
).
41.
B.
Dick
,
A.
Gierulski
, and
G.
Marowsky
,
Appl. Phys. B
38
,
107
(
1985
).
42.
A.
Le Rille
,
A.
Tadjeddine
,
W.
Zheng
, and
A.
Peremans
,
Chem. Phys. Lett.
271
,
95
(
1997
).
43.
Y.
Mine
,
N.
Melander
,
D.
Richter
,
D.
Lancaster
,
K.
Petrov
,
R.
Curl
, and
F.
Tittel
,
Appl. Phys. B
65
,
771
(
1997
).
44.
R. K.
Chang
,
J.
Ducuing
, and
N.
Bloembergen
,
Phys. Rev. Lett.
15
,
6
(
1965
).
45.
K.
Kemnitz
,
K.
Bhattacharyya
,
J. M.
Hicks
,
G. R.
Pinto
, and
K. B.
Eisenthal
,
Chem. Phys. Lett.
131
,
285
(
1986
).
46.
R. A.
Corn
and
D. A.
Higgins
,
Chem. Rev.
94
,
107
(
1994
).
47.
M.
Min
,
Y.
Jeon
,
J.
Sung
,
S.
Seok
,
D.
Kim
,
H.
Kim
, and
K.
Yoon
,
J. Phys. Chem. C
111
,
18159
(
2007
).
48.
D.
Schuhacher
,
G.
Marowsky
,
A. A.
Fedyanin
,
T. V.
Dolgova
, and
O. A.
Aktsipetrov
,
Mater. Sci. Semicond. Process.
4
,
51
(
2001
).
49.
R.
Carriles
,
Y. Q.
An
, and
M. C.
Downer
,
Phys. Status Solidi
242
,
3001
(
2005
).
50.
R.
Lu
,
Y.
Rao
,
W.
kai Zhang
, and
H.
fei Wang
,
Proc. SPIE Conf. Nonlinear Spectrosc.
4812–4815
,
115
(
2002
).
51.
K.
Kajikawa
,
L.-M.
Wang
,
T.
Isoshima
,
T.
Wada
,
W.
Knoll
,
H.
Sasabe
,
S.
Okada
, and
H.
Nakanishi
,
Thin Solid Films
284–285
,
612
(
1996
).
52.
J.
Chen
,
S.
Machida
, and
Y.
Yamanoto
,
Opt. Lett.
23
,
676
(
1998
).
53.
A.
Mifflin
,
M.
Musorrafiti
,
C.
Konek
, and
F.
Geiger
,
J. Phys. Chem. B
109
,
24386
(
2005
).
54.
R.
Lu
and
H.-F.
Wang
,
Chin. Phys. Lett.
20
,
1269
(
2003
).
55.
R.
Stolle
,
G.
Marowsky
,
E.
Schwarzberg
, and
G.
Berkovic
,
Appl. Phys. B
63
,
491
(
1996
).
56.
Y.
Jeon
,
H.
Min
,
D.
Kim
, and
M.
Oh-E
,
J. Korean Phys. Soc.
46
,
S159
(
2005
).
57.
R.
Superfine
,
J. Y.
Huang
, and
Y. R.
Shen
,
Opt. Lett.
15
,
1276
(
1990
).
58.
R.
Superfine
,
J. Y.
Huang
, and
Y. R.
Shen
,
Chem. Phys. Lett.
172
,
303
(
1990
).
59.
N.
Ji
,
V.
Ostroverkhov
,
C.
Chen
, and
Y. R.
Shen
,
J. Am. Chem. Soc.
129
,
10056
(
2007
).
60.
L.
Zhang
,
C.
Tian
,
G.
Waychunas
, and
Y. R.
Shen
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
7686
(
2008
).
61.
C.
Tian
,
N.
Ji
,
G. A.
Waychunas
, and
Y. R.
Shen
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
13033
(
2008
).
62.
C.
Tian
and
Y. R.
Shen
,
J. Am. Chem. Soc.
131
,
2790
(
2009
).
63.
N.
Ji
,
V.
Ostroverkhov
,
C. S.
Tian
, and
Y. R.
Shen
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
096102
(
2008
).
64.
I. V.
Stiopkin
,
H. D.
Jayathilake
,
A. N.
Bordenyuk
, and
A. V.
Benderskii
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
2271
(
2008
).
65.
S.
Yamaguchi
and
T.
Tahara
,
J. Chem. Phys.
129
,
101102
(
2008
).
66.
S.
Nihonyanagi
,
S.
Yamaguchi
, and
T.
Tahara
,
J. Am. Chem. Soc.
132
,
6867
(
2010
).
67.
J.
Mondal
,
S.
Nihonyanagi
,
S.
Yamaguchi
, and
T.
Tahara
,
J. Am. Chem. Soc.
132
,
10656
(
2010
).
68.
X.
Chen
,
W.
Hau
,
Z.
Huang
, and
H.
Allen
,
J. Am. Chem. Soc.
132
,
11336
(
2010
).
69.
K. C.
Jena
and
D. K.
Hore
,
J. Phys. Chem. C
113
,
15364
(
2009
).
70.
J.
Sagiv
,
J. Am. Chem. Soc.
102
,
92
(
1980
).
71.
I. H.
Malitson
,
J. Opt. Soc. Am.
55
,
1205
(
1965
).
72.
M.
Bass
,
C.
DeCusatis
,
J.
Enoch
,
V.
Lakshminarayanan
,
G.
Li
,
C.
MacDonald
,
V.
Mahajan
, and
E.
van Stryland
,
Handbook of Optics
, 3rd ed. (
McGraw Hill
,
New York
,
2009
), Vol. 4.
You do not currently have access to this content.