Angle-Photoemissionsspektroskopie Bei extrem niedrigen Temperaturen

Zusammenfassung

Das übergeordnete Ziel dieser Methode ist es, die Niedrig-Energie-elektronischen Struktur von Festkörpern bei extrem niedrigen Temperaturen mit Angle-Photoemissionsspektroskopie mit Synchrotronstrahlung zu bestimmen.

Zusammenfassung

Die physikalischen Eigenschaften eines Materials durch seine elektronische Struktur definiert. Elektronen in Feststoffe werden durch Energie (ω) und Impuls (k) und der Wahrscheinlichkeit, um sie in einem bestimmten Zustand zu finden mit gegebenen ω und k gekennzeichnet ist durch die spektrale beschriebene Funktion A (k, ω). Diese Funktion kann direkt in einem Experiment auf dem bekannten photoelektrischen Effekt gemessen werden, für die Erklärung von dem Albert Einstein erhielt den Nobelpreis zurück in 1921. In den photoelektrischen Effekt das Licht leuchtete auf einer Fläche stößt Elektronen aus dem Material. Nach Einstein ermöglicht Energieeinsparung ein, um die Energie eines Elektronenstrahls innerhalb der Probe zu bestimmen, sofern die Energie des Lichts Photon und kinetische Energie des ausgehenden Photoelektronen sind bekannt. Impulserhaltung macht es auch möglich, k es im Zusammenhang mit der momen abzuschätzentum der Photoelektronen durch Messen der Winkel, in dem die Photoelektronen verließ die Oberfläche. Die moderne Version dieser Technik genannt wird Angle-Photoemissionsspektroskopie (ARPES) und nutzt beide Erhaltungssätze, um die elektronische Struktur zu bestimmen, dh Energie und Impuls der Elektronen innerhalb des Festkörpers. Um die Details von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der aktuellen Probleme der Physik der kondensierten Materie zu lösen, müssen drei Größen minimiert werden: Unsicherheit * in Photonenenergie, Unsicherheit in kinetische Energie der Photoelektronen und Temperatur der Probe.

In unserem Ansatz vereinen wir drei jüngsten Erfolge auf dem Gebiet der Synchrotronstrahlung, Oberflächenphysik und Kryotechnik. Wir verwenden Synchrotronstrahlung mit abstimmbaren Photonen-Energie beiträgt eine Unsicherheit in der Größenordnung von 1 MeV, einer Elektronenenergie-Analysator, der die kinetischen Energien detektiert, mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von 1 MeV und eine He ³ Kryostaten whIch können wir die Temperatur der Probe unter 1 K. halten Wir diskutieren die exemplarische Ergebnisse an Einkristallen von Sr ₂ RuO ₄ und einigen anderen Materialien erhalten. Die elektronische Struktur dieses Materials kann mit einer beispiellosen Klarheit bestimmt werden.

Einleitung

Heutzutage ARPES wird häufig verwendet, um die elektronische Struktur von Festkörpern zu bestimmen. Üblicherweise werden verschiedene Varianten dieser Methode durch die Quelle der Strahlung benötigt wird, um die Elektronen anzuregen definiert. Wir verwenden Synchrotronstrahlung, da es eine einmalige Gelegenheit, die Polarisation und die Anregung Photonenenergie in einem breiten Energiebereich abzustimmen bietet und sich durch eine hohe Intensität, geringe Bandbreite (Unsicherheit in der Energie hn) gekennzeichnet, und es kann zu einem schmalen Strahl fokussiert werden, um zu sammeln Fotoelektronen von einer Stelle von einigen zehn Mikrometern. Synchrotron-Strahlung w....

Protokoll

Ein. Montage der Probe

1. Dieses Experiment verwendet Synchrotronstrahlung vom BESSY des Helmholtz-Zentrum Berlin. Die Photonen reisen Beamline unsere Endstation, wo eine Probe montiert ist.
2. Beginnen mit einem Einkristall aus dem zu untersuchenden Material, hier Strontiumruthenat. Verwenden Silber basierenden Epoxy zu kleben die Probe in den Probenhalter. Die auf Silber basierende Epoxy sorgt für eine gute thermische und elektrische Kontakt.
3. Kleben Sie einen Aluminium-top-post an die Oberfläche des Einkristall-. Die Top-Nachricht wird zu spalten Probe im Ultrahochvakuum verwendet werden, um eine atomar saubere Oberfläche freizulegen.
....

Ergebnisse

Die ultra-niedrigen Temperaturen von unserem Setup zusammen mit der hohen Auflösung der Beamline und Analysator ermöglichen es uns, Spektren mit sehr hohen Gesamtwirkungsgrad Auflösung aufzeichnen. Dies ist in Abbildung 3 dargestellt. Die üblichen Test der Energieauflösung ist, um die Breite des Fermi Kante eines Metalls messen. In diesem Fall ist es eine frisch eingedampft Indium Film. Die volle Breite bei halbem Maximum (FWHM) der Gauß, die, wenn mit dem Schritt-Funktion gefaltet genau beschreibt die .......

Diskussion

Wie oben gezeigt wird, ist das Verfahren sehr effizient implementiert bei der Untersuchung der Niedrigenergie-elektronische Struktur von Einkristallen. Aktuelle instrumental Verbesserungen ARPES von einem bloßen Charakterisierung und band-Mapping-Tool verwandelte sich in ein ausgeklügeltes Vielteilchen-Spektroskopie. Ein modernes Experiment liefert Informationen über die elektronische Struktur eines Festkörpers oder einer Nano-Objekt mit einem neuen Maß an Präzision. Der Zugang zum Fermifläche im Fall eines Metalls erla.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Name des Reagenz / Material	Firma	Katalog-Nummer	Kommentare
Einkristalle von ZrTe 3 und TiSe 2			gewachsen von Dr. Helmut Berger, EPFL, Lausanne
Einkristalle des Sr 2 RuO 4			gewachsen durch die Gruppe von Dr. Antonio Vecchione
			SAMPLES ZrTe 3, TiSe 2, Sr 2 RuO 4