Time- and angle-resolved photoemission spectroscopy is a powerful technique to study ultrafast electronic dynamics in solids. Here, an innovative optical setup based on a 100-kHz Yb laser source is presented. Exploiting non-collinear optical parametric amplification and sum-frequency generation, ultrashort pump (hν = 1.82 eV) and ultraviolet probe (hν = 6.05 eV) pulses are generated. Overall temporal and instrumental energy resolutions of, respectively, 85 fs and 50 meV are obtained. Time- and angle-resolved measurements on BiTeI semiconductor are presented to show the capabilities of the setup.

1.
G.
Ferrini
,
F.
Banfi
,
C.
Giannetti
, and
F.
Parmigiani
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A
601
,
123
(
2009
), special issue in honour of Professor Kai Siegbahn.
2.
W. S.
Fann
,
R.
Storz
,
H. W. K.
Tom
, and
J.
Bokor
,
Phys. Rev. Lett.
68
,
2834
(
1992
).
3.
H.-S.
Rhie
,
H. A.
Dürr
, and
W.
Eberhardt
,
Phys. Rev. Lett.
90
,
247201
(
2003
).
4.
A.
Weber
,
F.
Pressacco
,
S.
Günther
,
E.
Mancini
,
P. M.
Oppeneer
, and
C. H.
Back
,
Phys. Rev. B
84
,
132412
(
2011
).
5.
L.
Perfetti
,
P. A.
Loukakos
,
M.
Lisowski
,
U.
Bovensiepen
,
H.
Eisaki
, and
M.
Wolf
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
197001
(
2007
).
6.
R.
Cortés
,
L.
Rettig
,
Y.
Yoshida
,
H.
Eisaki
,
M.
Wolf
, and
U.
Bovensiepen
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
097002
(
2011
).
7.
J. D.
Rameau
,
S.
Freutel
,
L.
Rettig
,
I.
Avigo
,
M.
Ligges
,
Y.
Yoshida
,
H.
Eisaki
,
J.
Schneeloch
,
R. D.
Zhong
,
Z. J.
Xu
,
G. D.
Gu
,
P. D.
Johnson
, and
U.
Bovensiepen
,
Phys. Rev. B
89
,
115115
(
2014
).
8.
C. L.
Smallwood
,
J. P.
Hinton
,
C.
Jozwiak
,
W.
Zhang
,
J. D.
Koralek
,
H.
Eisaki
,
D.-H.
Lee
,
J.
Orenstein
, and
A.
Lanzara
,
Science
336
,
1137
(
2012
).
9.
J. A.
Sobota
,
S.
Yang
,
J. G.
Analytis
,
Y. L.
Chen
,
I. R.
Fisher
,
P. S.
Kirchmann
, and
Z.-X.
Shen
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
117403
(
2012
).
10.
M.
Hajlaoui
,
E.
Papalazarou
,
J.
Mauchain
,
G.
Lantz
,
N.
Moisan
,
D.
Boschetto
,
Z.
Jiang
,
I.
Miotkowski
,
Y. P.
Chen
,
A.
Taleb-Ibrahimi
,
L.
Perfetti
, and
M.
Marsi
,
Nano Lett.
12
,
3532
(
2012
).
11.
A.
Crepaldi
,
B.
Ressel
,
F.
Cilento
,
M.
Zacchigna
,
C.
Grazioli
,
H.
Berger
,
P.
Bugnon
,
K.
Kern
,
M.
Grioni
, and
F.
Parmigiani
,
Phys. Rev. B
86
,
205133
(
2012
).
12.
J. A.
Sobota
,
S.-L.
Yang
,
A. F.
Kemper
,
J. J.
Lee
,
F. T.
Schmitt
,
W.
Li
,
R. G.
Moore
,
J. G.
Analytis
,
I. R.
Fisher
,
P. S.
Kirchmann
,
T. P.
Devereaux
, and
Z.-X.
Shen
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
136802
(
2013
).
13.
U.
Höfer
,
I. L.
Shumay
,
C.
Reuß
,
U.
Thomann
,
W.
Wallauer
, and
T.
Fauster
,
Science
277
,
1480
(
1997
).
14.
H.
Petek
and
S.
Ogawa
,
Prog. Surf. Sci.
56
,
239
(
1998
).
15.
T.
Hertel
,
E.
Knoesel
,
M.
Wolf
, and
G.
Ertl
,
Phys. Rev. Lett.
76
,
535
(
1996
).
16.
U. B. P. S.
Kirchmann
,
P. A.
Loukakos
, and
M.
Wolf
,
New J. Phys.
7
,
113
(
2005
).
17.
S.
Passlack
,
S.
Mathias
,
O.
Andreyev
,
D.
Mittnacht
,
M.
Aeschlimann
, and
M.
Bauer
,
J. Appl. Phys.
100
,
024912
(
2006
).
18.
S.
Hellmann
,
K.
Rossnagel
,
M.
Marczynski-Bühlow
, and
L.
Kipp
,
Phys. Rev. B
79
,
035402
(
2009
).
19.
D.
Leuenberger
,
H.
Yanagisawa
,
S.
Roth
,
J.
Osterwalder
, and
M.
Hengsberger
,
Phys. Rev. B
84
,
125107
(
2011
).
20.
21.
E.
Carpene
,
E.
Mancini
,
C.
Dallera
,
G.
Ghiringhelli
,
C.
Manzoni
,
G.
Cerullo
, and
S.
De Silvestri
,
Rev. Sci. Instrum.
80
,
055101
(
2009
).
22.
C. L.
Smallwood
,
C.
Jozwiak
,
W.
Zhang
, and
A.
Lanzara
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
123904
(
2012
).
23.
J.
Faure
,
J.
Mauchain
,
E.
Papalazarou
,
W.
Yan
,
J.
Pinon
,
M.
Marsi
, and
L.
Perfetti
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
043109
(
2012
).
24.
J. D.
Koralek
,
J. F.
Douglas
,
N. C.
Plumb
,
J. D.
Griffith
,
S. T.
Cundiff
,
H. C.
Kapteyn
,
M. M.
Murnane
, and
D. S.
Dessau
,
Rev. Sci. Instrum.
78
,
053905
(
2007
).
25.
P.
Siffalovic
,
M.
Drescher
,
M.
Spieweck
,
T.
Wiesenthal
,
Y. C.
Lim
,
R.
Weidner
,
A.
Elizarov
, and
U.
Heinzmann
,
Rev. Sci. Instrum.
72
,
30
(
2001
).
26.
S.
Mathias
,
L.
Miaja-Avila
,
M. M.
Murnane
,
H.
Kapteyn
,
M.
Aeschlimann
, and
M.
Bauer
,
Rev. Sci. Instrum.
78
,
083105
(
2007
).
27.
G. L.
Dakovski
,
Y.
Li
,
T.
Durakiewicz
, and
G.
Rodriguez
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
073108
(
2010
).
28.
P.
Wernet
,
J.
Gaudin
,
K.
Godehusen
,
O.
Schwarzkopf
, and
W.
Eberhardt
,
Rev. Sci. Instrum.
82
,
063114
(
2011
).
29.
C.
Schriever
,
S.
Lochbrunner
,
P.
Krok
, and
E.
Riedle
,
Opt. Lett.
33
,
192
(
2008
).
30.
C.
Homann
,
C.
Schriever
,
P.
Baum
, and
E.
Riedle
,
Opt. Express
16
,
5746
(
2008
).
31.
M.
Bradler
,
P.
Baum
, and
E.
Riedle
,
Appl. Phys. B
97
,
561
(
2009
).
32.
G.
Cerullo
and
S.
De Silvestri
,
Rev. Sci. Instrum.
74
,
1
(
2003
).
33.
H.
Shen
,
S.
Adachi
,
T.
Horio
, and
T.
Suzuki
,
Opt. Express
19
,
22637
(
2011
).
34.
M.
Bradler
and
E.
Riedle
,
Opt. Lett.
39
,
2588
(
2014
).
35.
P.
Martin
,
S.
Vivirito
, and
G.
Petite
,
J. Phys. B
33
,
767
(
2000
).
36.
J.
Mauchain
,
Y.
Ohtsubo
,
M.
Hajlaoui
,
E.
Papalazarou
,
M.
Marsi
,
A.
Taleb-Ibrahimi
,
J.
Faure
,
K. A.
Kokh
,
O. E.
Tereshchenko
,
S. V.
Eremeev
,
E. V.
Chulkov
, and
L.
Perfetti
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
126603
(
2013
).
37.
K.
Ishizaka
,
M. S.
Bahramy
,
H.
Murakawa
,
M.
Sakano
,
T.
Shimojima
,
T.
Sonobe
,
K.
Koizumi
,
S.
Shin
,
H.
Miyahara
,
A.
Kimura
,
K.
Miyamoto
,
T.
Okuda
,
H.
Namatame
,
M.
Taniguchi
,
R.
Arita
,
N.
Nagaosa
,
K.
Kobayashi
,
Y.
Murakami
,
R.
Kumai
,
Y.
Kaneko
,
Y.
Onose
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Mater.
10
,
521
(
2011
).
38.
A.
Crepaldi
,
L.
Moreschini
,
G.
Autès
,
C.
Tournier-Colletta
,
S.
Moser
,
N.
Virk
,
H.
Berger
,
P.
Bugnon
,
Y. J.
Chang
,
K.
Kern
,
A.
Bostwick
,
E.
Rotenberg
,
O. V.
Yazyev
, and
M.
Grioni
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
096803
(
2012
).
39.
G.
Landolt
,
S. V.
Eremeev
,
Y. M.
Koroteev
,
B.
Slomski
,
S.
Muff
,
T.
Neupert
,
M.
Kobayashi
,
V. N.
Strocov
,
T.
Schmitt
,
Z. S.
Aliev
,
M. B.
Babanly
,
I. R.
Amiraslanov
,
E. V.
Chulkov
,
J.
Osterwalder
, and
J. H.
Dil
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
116403
(
2012
).
40.
D.
Pines
and
P.
Nozières
,
The Theory of Quantum Liquids
(
Benjamin
,
New York
,
1966
).
You do not currently have access to this content.