המטרה הכללית של שיטה זו היא לקבוע את המבנה האלקטרוני האנרגיה נמוכה של מוצקים בטמפרטורות נמוכות במיוחד באמצעות ספקטרוסקופיה Photoemission angle-resolved עם קרינת סינכרוטרון.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
Angle-resolved ספקטרוסקופיה Photoemission בטמפרטורות נמוכות במיוחד
במאמר זה
סיכום
תקציר
את התכונות הפיסיקליות של חומר מוגדרות על ידי המבנה האלקטרוני שלה. אלקטרונים במוצקים מתאפיינים באנרגיה (ω) ותאוצה (יא) ואת ההסתברות למצוא אותם במצב מסוים עם ω ו k הנתון מתואר על ידי פונקצית ספקטרלי (k, ω). פונקציה זו ניתן למדוד ישירות בניסוי המתבסס על האפקט הפוטואלקטרי הידוע, להסבר שאלברט איינשטיין קבל את פרס נובל בחזרה בשנת 1921. באפקט הפוטואלקטרי האור זרח על משטח פולט אלקטרונים מחומר. לדברי איינשטיין, שימור האנרגיה מאפשר לאדם לקבוע את האנרגיה של אלקטרון בתוך המדגם, ספק את האנרגיה של פוטון האור ואנרגיה הקינטית של Photoelectron היוצא ידועות. שימור מומנטום מאפשר גם להעריך k לייחסו לmomenקיבה של Photoelectron על ידי מדידת הזווית שבי Photoelectron עזב את השטח. הגרסה המודרנית של טכניקה זו נקראת ספקטרוסקופיה Photoemission זווית פתורה-(ARPES) ומנצלת את שני חוקי השימור על מנת לקבוע את המבנה האלקטרוני, אנרגיה ותנע של אלקטרונים בתוך מוצק כלומר. על מנת לפתור את הפרטים חיוניים להבנת הבעיות האקטואליות של פיזיקת מצב מוצקה, שלוש כמויות צריכות להיות ממוזערות: * אי ודאות באנרגית פוטון, חוסר ודאות באנרגיה הקינטית של photoelectrons וטמפרטורה של המדגם.
בגישתנו אנו משלבים 3 הישגים אחרונים בתחום קרינת סינכרוטרון, משטח המדע וcryogenics. אנו משתמשים בקרינת סינכרוטרון עם אנרגית פוטון מתכוננת תורמת חוסר ודאות מסדר הגודל של MeV 1, מנתח אנרגית אלקטרון אשר מזהה את האנרגיות הקינטיות עם דיוק מסדר הגודל של MeV 1 והוא cryostat WH 3ich מאפשר לנו לשמור על הטמפרטורה של המדגם מתחת 1 ק לדון בתוצאות שהושגו במופת גבישים יחידים של Sr 2 RuO 4 וכמה חומרים אחרים. המבנה האלקטרוני של חומר זה ניתן לקבוע בבהירות חסרת תקדים.
מבוא
כיום ARPES נעשה שימוש נרחב על מנת לקבוע את המבנה האלקטרוני של מוצקים. בדרך כלל, וריאציות שונות של שיטה זו מוגדרות על ידי מקור הקרינה הדרושה כדי להלהיב את האלקטרונים. אנו משתמשים בקרינת סינכרוטרון כן הוא מציע הזדמנות ייחודית כדי לכוון את הקיטוב ואנרגית פוטון העירור בטווח אנרגיה רחבה ומתאפיין בעצמה גבוהה, רוחב פס קטן (אי ודאות בhn אנרגיה) וזה יכול להיות ממוקד לקורה צר כדי לאסוף photoelectrons ממקום של כמה עשרות מיקרונים. קרינת סינכרוטרון נוצרה בטבעות אחסון אלקטרוני אילוץ אלקטרונים מסתובבים איתו בזירת אנרגיה מסדר הגודל של 2 ** GeV לעבור הסדרים תקופתיים של מגנטים חזקים (undulators). השדה המגנטי מסיט את האלקטרונים וכאשר אלקטרונים מה....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. הרכבת הדוגמא
- ניסוי זה משתמש בקרינת סינכרוטרון מיוצרת על ידי טבעת אחסון Bessy של הלמהולץ Zentrum ברלין. הפוטונים לנסוע beamline לקצה התחנה שלנו שבו מדגם הוא רכוב.
- התחל עם גביש של החומר כדי להיחקר, כאן ruthenate סטרונציום. השתמש בכסף אפוקסי המבוסס לדבק המדגם לבעל המדגם. אפוקסי כסף המבוסס מבטיח מגע תרמי וחשמלי טוב.
- דבק אלומיניום עליון הודעה אל פני השטח של הגביש יחיד. ההודעה העליונה תשמש לדבוק מדגם בואקום גבוה במיוחד לחשוף משטח אטומי נקי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
הטמפרטורות הנמוכות במיוחד של ההגדרה שלנו יחד עם הרזולוציה הגבוהה של beamline והמנתח תאפשרנה לנו להקליט ספקטרום עם רזולוציה כוללת גבוהה מאוד. זו באה לידי הביטוי באיור 3. הבדיקה הרגילה של רזולוצית האנרגיה היא למדוד את רוחב קצות פרמי של מתכת. במקרה זה הוא סרט אינדיום התאדה טרי. הרוחב מרבי במחצית (FWHM) של גאוס, שכאשר מפותל עם צעד הפונקציה בדיוק מתאר את הקצה, הוא בסדר הגודל של 2 MeV. חשיבות יותר למחקרים מפורטים של המבנה האלקטרוני האנרגיה הנמוכה של מוצקים הוא ספקטרום ה.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
כפי שהראה לעיל, השיטה מיושמת היא יעילה מאוד בלימוד המבנה האלקטרוני האנרגיה נמוכה של גבישים יחידים. שיפורים אינסטרומנטליים האחרונים הפכו ARPES מאפיון בלבד וכלי להקת מיפוי לספקטרוסקופיה מתוחכמת רבה לגוף. ניסוי מודרני מספק מידע על המבנה האלקטרוני של מוצק או ננו אובייקט עם רמה חדשה של דיוק. גישה למשטח פרום במקרה של מתכת, פערי אנרגיה של מוליכים למחצה ומבודדים, מצבי פני השטח שלהם, מבני להקה ומהירויות פרמו תלויות מומנטום מאפשרים לאפיין את המבנה האלקטרוני ברמה כללית. השוואה עם חישובי ab-i.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
אין ניגודי האינטרסים הכריזו.
תודות
אנו מכירים תודה עמוקה את עזרתו של רולף Follath, רולנד הובל, ק Möhler, דמיטרו Inosov, יורג פנק, אנדריאס Koitzsch, ברנד יכנר, אנדריי Varykhalov, אמיל Rienks, אוליבר ריידר, סטי Thirupathaiah, דניס Vyalikh, סרגיי Molodtsov, קלמנס Laubschat, רמונה וובר, הרמן יראה יראה, וולפגנג Eberhardt, כריסטיאן יונג, תומאס בלום, הגרד רייכרט, הדוד באצ'לור, קאי Godehusen, מרטין Knupfer, סטפן Leßny, Lindackers דירק, סטפן לז'ה, רלף Voigtländer, רוני Schönfelder, שהגה את הפרויקט "1-הקוביות" , תוכנן, נבנה והוזמן beamline וקצה התחנה, כמו גם תמיכה ארגונית ומשתמש בלבד.
הפרויקט "1 ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| שם מגיב / חומרים | חברה | מספר קטלוגים | תגובות |
| גבישים יחידים של 3 ZrTe וTiSe 2 | גדל על ידי ד"ר הלמוט ברגר, EPFL, לוזאן | ||
| גבישים יחידים של Sr 2 RuO 4 | גדל בקבוצה של ד"ר אנטוניו Vecchione | ||
| דוגמאות ZrTe 3, TiSe 2, Sr 2 RuO 4 |
מקורות
- Borisenko, S. V. One-Sign Order Parameter in Iron Based Superconductor. Symmetry. 4, 251-264 (2012).
- Maeno, Y., Hashimoto, H., Yoshida, K., Nishizaki, S., Fujita, T., Bednorz, J. G., Lichtenberg, F. Superconductivity in a layered perovskite without copper. Nature (London). 372
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
תגיות
