Metodi sperimentali per la spettroscopia di fotoemissione risolta di Spin e angolo combinato con polarizzazione-variabile Laser

Kenta Kuroda; Koichiro Yaji; Ayumi Harasawa; Ryo Noguchi; Takeshi Kondo; Fumio Komori; Shik Shin

doi:10.3791/57090

Articolo metodologico

Metodi sperimentali per la spettroscopia di fotoemissione risolta di Spin e angolo combinato con polarizzazione-variabile Laser

DOI:

10.3791/57090

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28 giugno 2018

Kenta Kuroda¹ , Koichiro Yaji¹ , Ayumi Harasawa¹ , Ryo Noguchi¹ , Takeshi Kondo¹ , Fumio Komori¹ , Shik Shin¹

¹Institute for Solid State Physics, University of Tokyo

In questo articolo

Sommario

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Qui, uniamo la polarizzazione-variabile 7-eV laser con tecnica di fotoemissione risolta di rotazione e angolo di visualizzare l'effetto di accoppiamento spin-orbitale in stati solidi.

Abstract

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L'obiettivo del presente protocollo è quello di presentare come eseguire spettroscopia di fotoemissione risolta di rotazione e angolo combinata con polarizzazione-variabile 7-eV laser (laser-SARPES) e dimostrare una potenza di questa tecnica per lo studio della fisica dello stato solido. Laser-SARPES realizza due grandi capacità. In primo luogo, esaminando la regola di selezione orbitale dei laser polarizzato linearmente, orbitale eccitazione selettiva può essere effettuata in SAPRES esperimento. In secondo luogo, la tecnica può mostrare informazioni complete di una variazione dell'asse di quantum di rotazione in funzione della polarizzazione della luce. Per dimostrare il potere della collaborazione di queste funzionalità in laser-SARPES, applichiamo questa tecnica per le indagini di Stati di spin-orbita accoppiato superficie di Bi₂Se₃. Questa tecnica permette di decomporre spin e orbitali componenti dalle funzioni d'onda di spin-orbita accoppiato. Inoltre, come un rappresentanza vantaggio di utilizzare il rilevamento diretto spin ha collaborato con il laser variabile di polarizzazione, la tecnica Visualizza senza ambiguità la dipendenza di polarizzazione della luce dell'asse di quantum di rotazione in tre dimensioni. Laser-SARPES aumenta drammaticamente una capacità della tecnica di fotoemissione.

Introduzione

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Tecnica di spettroscopia (ARPES) risolti in angolo di fotoemissione è diventata uno degli strumenti più potenti di indagare strutture di banda quasiparticella in stati solidi¹. La maggior parte della caratteristica attraente di ARPES è la funzionalità per la mappatura di banda caratterizzare gli stati elettronici nello spazio di energia e quantità di moto. Risolta in spin ARPES (SARPES), che qui è dotata di rilevatori di spin, ad es. Mott rivelatore²^,³, ulteriormente consente di risolvere il carattere di spin delle strutture osservate banda⁴. Poiché il r....

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Protocollo

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1. installazione e montaggio del campione

Tagliare i campioni del singolo-cristallo di Bi₂Se₃¹³ in una dimensione approssimativa di 1 × 1 × 0,5 mm³ e uso basati su nastro resina epossidica per incollare l'esempio per il supporto del campione.
Incollare il nastro adesivo sulla superficie del campione.
Nota: Il nastro scotch è utilizzato per fendere il campione in ultraelevato camera da vuoto (UHV) per ottenere una superficie pulita in modo atomico.
Installare il campione nel campione rivista nella serratura carico e avviare la pompa fino a quando la pressione della serratura caric....

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Risultati

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Prima di iniziare gli esperimenti SARPES, k posizioni devono essere accuratamente determinato per aver risolta in spin spettro utilizzando alta statistica integrata spin ARPES risultati con energia - e angolare-risoluzioni elevate (protocollo 5.1-5.5). Come illustrato in Figura 7 dove vengono presentati i risultati ARPES per un Bi₂₃singolo cristallo di Se. Questo materiale è conosciuto come un prototipo isolante topologico con .......

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Discussione

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Tecniche di ARPES e SARPES sono stati comunemente utilizzate per lo studio di strutture di gruppo elettronico attraverso la mappatura di banda e spin-rilevamento¹^,². Oltre a questi vantaggi generali sopra indicati, laser-SARPES basato sulla regola di selezione orbitale nell'eccitazione ottica dipolo può essere impiegato come una tecnica novella per visualizzare l'effetto di accoppiamento spin-orbitale l'interferenza di spin funzione d'onda e quantistica . Come il.......

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Dichiarazioni

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Gli autori dichiarano di non avere nessun concorrenti interessi finanziari.

Ringraziamenti

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Ringraziamo M. Nakayama, Toyohisa S., r. Fukushima e Y. Ishida per supporta per la messa a punto sperimentale. Noi riconosciamo con gratitudine da JSP Grantin-aiuti di finanziamento per la ricerca scientifica (B) attraverso il progetto n. 26287061 e per giovani scienziati (B) attraverso il progetto n ° 15K 17675. Quest'opera fu appoggiata anche dal MEXT del Giappone (Area innovativa "topologico scienza dei materiali," concedere n ° 16 H 00979) e JSPS KAKENHI (Grant No. 16 H 02209)

....

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Analizzatore emisferico DA30-L	ScientaOmicron		http://www.scientaomicron.com/en/products/353/1170
Epossidico a base d'argento	Tecnologia epossidica	H20E
Nastro Sctoch	3M	801-1-18C
Valvola UHV	VAT	01034-KE01
passante lineare/rotativo	Ferrovac	MD40
asta di trasferimento	UHV design	PP serie
oscillante bastone	Ferrovac	WM40
Paladin compatto 355	Mezza
	Kogakugiken		su ordinazione
Banco di condensatori bipolari	Tsuji

piastra d'onda coerente

Riferimenti

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Damascelli, A., Hussain, Z., Shen, Z. -X. Angle-resolved photoemission studies of the cuprate superconductors. Rev. Mod. Phys. 75 (2), 473-541 (2003).
Johnson, P. D. Spin-polarized photoemission. Rep. Prog. Phys. 60 (11), Available from: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/60/11/002/meta 1217-1304 (1997).
Qiao, S., Kimura, A., Harasawa, A., Sawada, M., Chung, J. -G., Kakizaki, A.

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Ristampe e permessi

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Spin Resolved Photoemission Angle Resolved Photoemission Polarization Variable Laser Laser SARPES Technique Bismuth Selenide Sample Ultrahigh Vacuum Chamber Hemispherical Analyzer Fermi Surface Mapping Spin Polarization Measurement Light Polarization Control

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