Name: 울트라 낮은 온도에서 각도 - 해결 Photoemission 분광법 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-10-09T12:55:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: 학습하세요 초저온 각도-분해 광전자 분광법을 이용해 Sr₂RuO₄ 등 복합 재료의 저에너지 전자 구조를 정밀 측정하는 방법을. 이 기술은 초전도성 및 전자 상관 효과 연구에 핵심적인 통찰을 제공합니다.

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우리는 굉장히 Rolf Follat​​h, 롤랜드 Hübel, K. Möhler, 드미트로 Inosov, 요 르그 핑크, 안드레아스 Koitzsch, 번드 Büchner, 안드레이 Varykhalov, 에밀 Rienks, 올리버 Rader, Setti Thirupathaiah, 데니스 Vyalikh, 세르게이 Molodtsov, 클레멘스 Laubschat, 라모나의 도움을 인정 베버의 &quot;1-cubed&quot;프로젝트를 구상 헤르만 Dürr, 볼프강 Eberhardt, 기독교 정, 토마스 Blume, 게르트 Reichardt, 데이빗 Batchelor, 카이 Godehusen, 마틴 Knupfer, 스테판 Leßny, 더크 Lindackers, 스테판 Leger, 랄프 Voigtländer, 로니 Schönfelder, 설계, 건설 및 빔라인 및 최종 역뿐만 아니라 제공 조직과 사용자 지원을 의뢰했다. 이 프로젝트는 &quot;1-cubed ARPES는&quot;BESSYII와 IFW-Dresden의에 의해뿐만 아니라 직접으로 BMBF 부여 &quot;최고 해상도 ARPES&quot;​​의 지원을받는되었습니다. 이 특별한 작품은 DFG 우선 순위 프로그램 SPP1458에 의해 지원되었습니다 ZA 654/1-1, BO1912/3-1 및 BO1912/2-2을 부여합니다. EC 및 배럴 일여행 자금을위한 요하네스 버그 대학에서 학부를 ank. 엄마 - AV, RF 및 MC는 보조금 협정 N. 264,098 아래에있는 EU -FP7/2007-2013의 지원을 인정합니다.

1. 샘플 장착 <ol><li> 이 실험은 Helmholtz-젠트 럼 베를린 (Berlin)의 베시 저장 링에서 생산 싱크로트론 방사선을 사용합니다. 광자는 샘플이 장착 된 우리의 최종 역 빔라인 여행을. </li><li> 여기에 조사 할 물질의 단결정, 스트론튬의 ruthenate로 시작. 샘플 홀더에 접착제 샘플을에 실버 기반 에폭시를 사용합니다. 실버 기반 에폭시 좋은 열 및 전기적 접촉을 보장합니다. </li><li> 접착제 단일 크리스탈의 표면에 알루미늄 위 소식입니다. 위 게시물은 atomically 깨끗한 표면을 노출 초 고진공에서 다니엘 샘플에 사용됩니다. </li><li> 로드 록에있는 샘플 홀더를 탑재합니다. </li></ol> 2. 초고속 진공 및 열 절연을 달성 <ol><li> 초고속 진공 챔버의 오염을 최소화하기 위해 부하 잠금을 철수 시작합니다. </li><li> 압력을 모니터링 할 수 있습니다. -8 10 mbar의 압력이되면달성, 준비 챔버 어셈블리를 전송하고, 이후 주요 chamber.The 추위 손가락과 샘플 홀더에 특별히 헬륨 마리화나로 최선의 열 접촉을 보장하도록 설계되었습니다. </li><li> 이 데모 버전이이 접촉의 영역을 높이기 위해 원뿔 표면을 사용하여 달성하는 방법을 보여줍니다. 원추 표면은 서로에 대해 가압되고 샘플 홀더와 차가운 손가락이 단단히 티타늄 너트와 볼트를 사용하여 제자리에 고정되어 있습니다. </li></ol> 3. 샘플 위치 및 냉각 <ol><li> 다음 단계는 전송 팔을 사용하여 방위각을 따라 차가운 손가락 안에 방향 샘플에 있습니다. 챔버의 맞은 편에 첨부 된 지원 팔 counterforce을 적용하는 동안 너트를 강화하여 샘플의 위치를​​ 수정합니다. </li><li> 다니엘은 머니퓰레이터를 이동하여 샘플 상단 게시물이 지원 팔과의 상호 작용에 의해 제거 될 수 있도록 이상. </li><li> 빔 셔터가 닫혀으로 속이는를 사용하여 빔라인의 위치로 샘플을 이동합니다. 샘플이 제자리에되면 cryoshields가 제대로 닫혀 있는지 확인하십시오. </li><li> 1 K 냄비에 펌핑 시작하고 기본 온도로 샘플을 냉각하기 위해 헬륨-3 가스를 순환. 온도는 샘플에 가까운 측정하고 실험 기간 동안 변경되지 않습니다. </li><li> 빔라인의 빔 셔터를 엽니 다. 이 분석기 렌즈의 초점을 위에 오도록 샘플의 위치를​​ 조정하는 장치에 마이크로 미터 나사를 사용하십시오. 이 조정은 매우 중요합니다. </li></ol> 4. 데이터를 수집 <ol><li> 설치가 준비되면, 분석기의 각도 - 해결 모드로 전환 휩쓸 모드에서 스펙트럼을 기록합니다. 이 2 차원 에너지 각도 플롯에 대한 데이터를 생성합니다. </li><li> 데이터를 사용 Fermi 표면지도를 구성합니다. supe 연구에 대한 Fermi 수준의 횡단에 해당하는 극 각도를 선택하십시오스트론튬의 ruthenate의 격차를 rconducting. </li><li> 스트론튬의 초전도 전이 온도 위 아래 선택된 극성 각도에서 기록 고해상도 스펙트럼은 초전도 갭의 동작을 조사 ruthenate. </li></ol>

<ol><li>Borisenko, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-Sign+Order+Parameter+in+Iron+Based+Superconductor%5BTitle%5D)+AND+%22Symmetry%22%5BJournal%5D)">One-Sign Order Parameter in Iron Based Superconductor.</a> Symmetry. 4, 251-264 (2012).</li>
<li>Maeno, Y., Hashimoto, H., Yoshida, K., Nishizaki, S., Fujita, T., Bednorz, J. G., Lichtenberg, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superconductivity+in+a+layered+perovskite+without+copper%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+%28London%29%22%5BJournal%5D)">Superconductivity in a layered perovskite without copper.</a> Nature (London). 372, 532(1994).</li>
<li>Singh, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+of+Sr2RuO4+to+the+superconducting+layered+cuprates%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Relationship of Sr2RuO4 to the superconducting layered cuprates.</a> Phys. Rev. B. 52, 1358(1995).</li>
<li>Zabolotnyy, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+and+bulk+electronic+structure+of+the+unconventional+superconductor+Sr2RuO4%3A+unusual+splitting+of+the+%CE%B2+band%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Surface and bulk electronic structure of the unconventional superconductor Sr2RuO4: unusual splitting of the β band.</a> New Journal of Physics. 14, 63039(2012).</li>
<li>Stöwe, K., Wagner, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crystal+Structure+and+Calculated+Electronic+Band+Structure+of+ZrTe3%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Solid+State+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Crystal Structure and Calculated Electronic Band Structure of ZrTe3.</a> Journal of Solid State Chemistry. 138, 160-168 (1998).</li>
<li>Zabolotnyy, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Momentum+and+temperature+dependence+of+renormalization+effects+in+the+high-temperature+superconductor+YBa2Cu3O7-%CE%B4%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Momentum and temperature dependence of renormalization effects in the high-temperature superconductor YBa2Cu3O7-δ.</a> Phys. Rev. B. 76, 064519(2007).</li>
<li>Zabolotnyy, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disentangling+surface+and+bulk+photoemission+using+circularly+polarized+light%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Disentangling surface and bulk photoemission using circularly polarized light.</a> Phys. Rev. B. 76, 024502(2007).</li>
<li>Kordyuk, A. A., Borisenko, S. V., Kim, T. K., Nenkov, K. A., Knupfer, M., Fink, J., Golden, M. S., Berger, H., Follath, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Origin+of+the+Peak-Dip-Hump+Line+Shape+in+the+Superconducting-State+%28%CF%80%2C0%29+Photoemission+Spectra+of+Bi2Sr2CaCu2O8%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Origin of the Peak-Dip-Hump Line Shape in the Superconducting-State (π,0) Photoemission Spectra of Bi2Sr2CaCu2O8.</a> Phys. Rev. Lett. 89, 077003(2002).</li>
<li>Inosov, D. S., Fink, J., Kordyuk, A. A., Borisenko, S. V., Zabolotnyy, V. B., Schuster, R., Knupfer, M., B?chner, B., Follath, R., D?rr, H. A., Eberhardt, W., Hinkov, V., Keimer, B., Berger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Momentum+and+Energy+Dependence+of+the+Anomalous+High-Energy+Dispersion+in+the+Electronic+Structure+of+High+Temperature+Superconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Momentum and Energy Dependence of the Anomalous High-Energy Dispersion in the Electronic Structure of High Temperature Superconductors.</a> Phys. Rev. Lett. 99, 237002(2007).</li>
<li>Inosov, D. S., Schuster, R., Kordyuk, A. A., Fink, J., Borisenko, S. V., Zabolotnyy, V. B., Evtushinsky, D. V., Knupfer, M., B?chner, B., Follath, R., Berger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitation+energy+map+of+high-energy+dispersion+anomalies+in+cuprates%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Excitation energy map of high-energy dispersion anomalies in cuprates.</a> Phys. Rev. B. 77, 212504(2008).</li>
<li>Hüfner, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aH%C3%BCfner%2C+S+%22Photoelectron+Spectroscopy%2C+Principles+and+Applications%22">Photoelectron Spectroscopy, Principles and Applications</a>. , 2nd Edition, Springer Verlag. Heidelberg. (1996).</li>
</ol>

관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

위에 표시된 바와 같이, 구현 방법은 단일 결정의 낮은 에너지 전자 구조를 연구에 매우 효율적입니다. 최근 수단 개선 정교한 많은 몸 분광법에 불과 특성화 및 대역 매핑 도구에서 ARPES을 실현 해 나가고 있습니다. 현대적인 실험은 정밀의 새로운 수준 고체 또는 나노 물체의 전자 구조에 대한 정보를 제공합니다. 금속의 경우 Fermi 표면에 대한 액세스, 반도체와 절연체, 그들의 표면 상태, 밴드 구조와 추진력에 의존 Fermi의 속도의 에너지 갭은 하나는 일반적인 수준의 전자 구조를 특징 할 수 있습니다. 따라서 AB-initio 계산 수율 대역폭 및 Fermi 속도 renormalizations과와 비교는 상관 관계의 강도의 측면에서 자료의 복잡성을 결정합니다. Fermi 수준 근처에 좋은 구조는 종종 전기 사이의 상호 작용의 지문을 감지 할 수있는 가능성을 제공합니다NS와 phonons, plasmons 같은 자유의 다른도는 스핀 - 변동 등 체계적인 추진력에 의존 연구는 초전도체 나 밀도 웨이브 시스템에서 페어링 중재...

현재 ARPES 널리 고체의 전자 구조를 결정하는 데 사용됩니다. 보통이 방법의 다른 변형은 전자를 자극하기 위해 필요한 방사선의 소스에 의해 정의됩니다. 우리는 다양한 에너지 범위의 양극화와 여기 광자 에너지를 조정 할 수있는 특별한 기회를 제공하며, 높은 강도, 작은 대역폭 (에너지 HN의 불확실성)에 의해 특징 때문에 싱크로트론 방사선을 사용하고 그것은 수집 좁은 빔에 집중 할 수 있습니다 마이크론의 몇 수십의 장소에서 photoelectrons. 싱크로트론 방사는 2 GeV의 순서의 에너지 링에 순환 전자는 강력한 자석 (undulators)의 정기적 인 일정을 통과 ** 강요 전자 저장 링에서 생성됩니다. 자기 필드는 전자를 편향하고 빠른 전자가 방향을 변경할 때 방사선을 방출. 정확히이 방사선 그 다음이 더 monochromatized되는 이른바 빔라인로 이동합니다회절 격자에 의한 여러 거울에 의한 샘플의 표면에 초점을 맞추 었습니다. 세계의 많은 같은 시설이 마련되어 있습니다. 우리의 최종 역은 Helmholtz-젠트 럼 베를린에 속해있는 베시 저장 링의 beamlines 중 하나에 위치하고 있습니다. 이 ARPES 시설의 핵심은 전자 에너지 분석기 (그림 1)입니다. 우리가 전자의 표면을 떠나는 운동 에너지와 각도 모두에 관심이 있기 때문에 하나의 측정을 탐지하는 것은 매우 편리합니다. 아주 간단한 원리는이 접근법 현실 있습니다. 따라서 공간 푸리에 변환, 초점 평면의 한 지점에 특정 각도로 표면을 왼쪽 전자 광학 렌즈 사업 전자를 (수행 뒤에 초점 평면에있는 점에 비행기 파도를 초점을 맞추고 광학 렌즈와 기본 실험에서와 같이 그림 1). 이러한 방법으로 우리는 상호, 즉 운동량, 공간에 대한 액세스 권한을. distan초점 평면에서 전진 방향에서 CE는 각도로하기 때문에 광전자의 모멘텀에 해당합니다. 이제 전자 에너지의 관점에서 분석해야합니다. 이러한 목적을 위해 반구형 분석기의 입구 슬릿은 전자 광학 렌즈의 초점면에 정확히 배치됩니다. 두 반구의 전압은 특정 운동 에너지 (에너지를 이동하세요) 만 전자는 두 반구와 2 차원 검출기의 중심 라인에 땅의 중간에 정확하게 안내 할 것 같은 선택됩니다. 빠른되는 분들은 가까운 바깥 쪽 반구에 검출기를 누르 것이다; 느린되는 사람들은 내부 반구으로 편향 될 것입니다. 이러한 방법으로 우리는 동시에 각도와 운동 에너지의 함수로 photoemission 강도 분포를 얻을 수 있습니다. 기존의 방법을 통해 우리의 접근 방식의 가장 큰 장점은 그 세 cryomanipulator의 사용이다. OU를 수행하는 적어도 두 가지 이유가 있습니다t 낮은 온도에서 측정. 재료의 높은 온도, 에너지와 운동량에가 전자 주에서 더 지저분 해 졌네. 확대이 온도는 피해야하는 높은 정밀도와 전자 구조를 결정합니다. 또한, 많은 물리적 특성은 낮은 온도와 시스템의 바닥 상태에있는 전자 구조의 지식, 즉 T에서 = 0, 기본 중요합니다에에 설정된 일부 주문 현상 온도에 따라 달라집니다. 켈빈의 에바에 예제를 아래로 냉각 할 수있는 가장 효과적인 방법 중 하나는 그에게 3 가스를 액화하는 것입니다. 하위 켈빈 온도에 도달 많은 실험 문제가되지 않습니다에서 열 방사선 때문에, 매우 낮은 온도의 주요 적은 효과적으로 차폐 할 수 있습니다. 불행하게도,이 photoemission 실험의 경우되지 않습니다. 우리는 들어오는 빛과 나가는 전자를위한 무료 액세스를 제공해야합니다. 이은 세 종족으로 특별히 고안된 슬릿에 의해 실현된다diation의 방패가 발생했습니다 다른 온도. 광 자력 빔, 룸 온도 방사선에 의한 열 부하를 보상하기 위해, 그라 이오 스탯의 냉각 능력은 매우 높은해야합니다. 이것은 차가운 손가락과 샘플을 냉각 액체 그는 3 위의 증기 압력을 줄일 두 펌프의 매우 큰 펌핑 속도에 의해 달성된다. 우리 그 3 시스템의 설계 사양은 가장 강력한 세계합니다. 그것은 아마도 하나가 &quot;추운 표시&quot;, 객실 온도 창문을 통해 1 K 차가운 표면을 볼 수있는 지구상의 유일한 곳입니다. 현대적인 photoemission 실험의 스케치는 그림 1에 표시됩니다. 싱크로트론 빔 (점선 녹색 선) 샘플과 흥분의 photoelectrons의 한 K 차가운 표면을 켜집니다. 전자는 노란색, 자홍색 및 청록색 흔적이 differe에 대응 각도의 조건 (으로 정렬 반구형 분석기의 입구 슬릿에 예상 아르그리고 NT의 기울기 각도)과는 운동 에너지의 관점에서 분석하고 있습니다. 그림 2는 기울기 각도와 운동 에너지의 함수로 일반적인 농도 분포를 보여줍니다. 이 자료의 밴드 구조 계산과 비교 (오른쪽 패널)를 보여줍니다과 같은 강도 분포는 정말 기대됩니다. 이 상호 공간에 우리의 창입니다. 렌즈와 뇌에 전압을 스캔 및 수직 축 주위의 샘플을 돌려 (극 각도) 우리는뿐만 아니라 전례없는 정밀도와 상호 공간의 다양한 지역과 다양한 바인딩 에너지 범위를 탐색 할 수 있습니다. 특히, 틸트 및 극지 각도에서 계산 인 비행기 힘의 두 구성 요소의 함수로 Fermi 수준의 강도를 음모를 꾸미고, 우리는 Fermi 표면 (FS)에 직접 액세스 할 수 있습니다. 우리는 실험 수량이 &#39;사실로 될 수 얼마나 멀리의 실험의 최고 추정치를 이해&#39;불확실성 &#39;에서 *값. &quot; 8 GeV까지 - ** 낮은 에너지 링 ~ 0.8 GeV의 고 에너지 하나의 에너지를 할 수 있습니다.

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약 / 재료의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 코멘트 </td></tr><tr><td> ZrTe 3 TiSe 2 싱글 결정 </td><td></td><td></td><td> 박사 헬무트 버거, EPFL, 로잔 (Lausanne)에서 성장 </td></tr><tr><td> 시니어 2 RuO 4 단일 결정 </td><td></td><td></td><td> 박사 안토니오 Vecchione의 그룹에 의해 성장 </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> 샘플 ZrTe 3, TiSe 2, 시니어 2 RuO 4 </td></tr></tbody></table>

울트라 낮은 온도에서 각도 - 해결 photoemission 분광법

Angle-resolved Photoemission Spectroscopy At Ultra-low Temperatures

재료의 물리적 특성은 그 전자 구조에 의해 정의됩니다. 고체의 전자가 에너지 (ω)와 추진력 (K)와 주어진 ω와 k를 특정 상태에 그들을 발견 할 수있는 확률이 특징하는 것은 스펙트럼 함수에 의해 설명되어 A (K, ω). 이 기능은 직접 알버트 아인슈타인은 1921 년 다시 노벨상을받은의 설명을 들어, 잘 알려진 광전 효과에 따라 실험에서 측정 할 수 있습니다. 광전 효과에서 빛이 표면에 빛났다는 자료에서 전자를 꺼냅니다. 아인슈타인에 따르면, 에너지 절약은 하나의 샘플 내부의 전자의 에너지를 결정 할 수있는 빛을 광자와 운동 나가는 광전자의 에너지 알려져 있습니다의 에너지를 제공했습니다. 운동량 보존의 momen에 관련된 K 추정 할도 가능하게광전자가 표면을 떠난에서 각도를 측정하여 광전자의 죽을 차례. 이 기법의 현대적인 버전이 각도 - 해결 Photoemission 분광법 (ARPES) 전화 전자 구조를 결정하기 위해 모두 절약 법을 악용하고 있습니다, 즉 에너지와 고체 내부의 전자의 운동량. 압축 된 물질 물리학의 주제 문제를 이해하기위한 중요한 세부 사항을 해결하기 위해 세 수량을 최소화 할 필요가 : 광자 에너지의 불확실성의 * photoelectrons 및 샘플의 온도의 운동 에너지 불확실성이 있습니다. 우리의 접근에서 우리는 싱크로트론 방사선, 표면 과학 및 저온 학 분야에서 세 최근 성과 조화를 이루고 있습니다. 우리는 조정할 광자 에너지는 1 meV, 1 meV의 순서의 정밀도로 운동 에너지를 감지 전자 에너지 분석기 및 그 세 그라 이오 스탯 대체의 순서의 불확실성에 기여과 싱크로트론 방사를 사용하여ich은 우리가 우리 시니어 2 RuO 4 다른 자료를 하나의 크리스털에 얻은 전형적인 결과를 토론 한 K. 아래의 샘플의 온도를 유지할 수 있습니다. 이 자료의 전자 구조는 전례없는 선명도를 결정 할 수 있습니다.

빔라인 및 분석기의 높은 해상도와 함께 우리의 설치의 초저 온도는 우리가 매우 높은 전체 해상도 스펙트럼을 기록 할 수 있습니다. 이것은 그림 3에 도시된다. 에너지 해상도의 일반적인 시험은 금속의 Fermi 가장자리의 폭을 측정하는 것입니다. 이 경우는 신선한 증발 인듐 영화입니다. 정확하게 가장자리를 설명하는 스텝 기능을 복잡한 경우 가우스의 절반 최대의 전체 폭 (FWHM)은 2 meV의 순서입니다. 고체의 낮은 에너지 전자 구조에 대한 자세한 연구에 대한 더 많은 중요성을 분산 기능의 각도 - 해결 스펙트럼입니다. 이러한 예는 그림 3의 중앙 패널에 표시됩니다. 매우 날카로운 초전도 피크는 어느 ARPES에 의해 검출 된 날카로운 기능 중 하나를 대표하는 철 기반의 초전도의 LiFeAs 1 관찰된다. 동일한 추진력 확인을 위해 보유하고 있습니다. 0.23 °의 FWHM는 r이된다전자 에너지 분석기의 넓은 각 모드에 대한 ecord 값입니다....

이 방법의 전반적인 목표는 싱크로트론 방사와 각도 - 해결 Photoemission 분광법을 사용하여 매우 낮은 온도에서 고체의 낮은 에너지 전자 구조를 결정하는 것입니다.

울트라 낮은 온도에서 각도 - 해결 Photoemission 분광법

The physical properties of a material are defined by its  electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;)  and momentum ...

다음 실험의 전반적인 목표는 각도 분해 광 방출 분광법 또는 싱크로트론 방사선을 사용한 arrp pez를 사용하여 초저온에서 고체의 저에너지 전자 구조를 결정하는 것입니다. 빔 라인에 부착된 초고진공 챔버인 싱크로트론 방사선 시설에서 연구된 물질의 단결정을 절단하여 두 번째 단계로 원자적으로 깨끗한 표면을 노출시킵니다. 시료는 1켈빈 이하로 냉각되어 최소 온도 팽창 및 물질의 지면 상태에 대한 근접성을 보장합니다.다음으로, 광 방출 강도는 기울기, 각도 및 에너지 및 정적 형상의 함수로 기록됩니다. 회전을 통해 퍼밍 표면 맵을 얻는 데 필요한 많은 운동량, 에너지 공간, 확고한 수준에 가까운 분산에서 샘플 정보를 수집할 수 있으며, 복잡한 재료의 저에너지 전자 구조를 전례 없는 선명도와 해상도로 결정할 수 있음을 보여주는 결과를 얻을 수 있습니다. 방출 분광법에 헬륨 3 극저온 매니퓰레이터 및 싱크로트론 기반 arrp e Angle 결과를 사용하는 것은 100년 이상 전에 발견되고 설명된 간단한 광전 효과를 기반으로 하는 기술입니다.우리는 오늘날 매우 높은 정밀도로 고체의 전자 구조를 결정하기 위해 이 기술을 사용합니다. 우리의 접근 방식에서. 우리는 싱크로트론 방사선, 표면 과학 및 극저온학 분야에서 세 가지 최신 업적을 사용합니다.우리는 조정 가능한 삼출 사진 이미지를 사용하는데, 이는 1 밀리 전자 월트의 확실성에 기여했습니다. 우리는 1 밀리 전자 월트의 불확실성으로 광 전자의 운동 에너지를 감지하는데, 무엇이 더 중요합니까? 우리는 헬륨 3 저온 유지 장치를 사용하여 샘플의 온도를 하나의 컬럼 미만으로 유지할 수 있습니다.이 세 가지 때문에 우리는 시스템을 하나의 입방체라고 부르며, 들어오는 빛과 나가는 전자에 대한 자유로운 접근을 제공하는 특별히 설계된 헬륨 3 저온 유지 장치를 사용합니다. 우리 시스템의 설계는 세계에서 가장 강력합니다. 사실은. 이 시스템을 사용하면 실내 온도 창을 통해 한 기둥의 표면을 볼 수 있습니다.이 기술과 이 설정을 통해 우리는 전자 시스템 분야의 핵심 질문에 답할 수 있습니다. 특히 초전도성의 경우 다른 매개변수의 구조를 결정하여 현상을 유발하는 원인을 알아낼 수 있습니다. 이 실험은 조타 장치인 Holt Centrum Berlin의 Bessie 저장 링에서 생성되는 싱크로트론 복사를 사용합니다.광자는 빔라인을 통해 샘플이 장착된 엔드 스테이션으로 이동합니다. 여기에서 조사할 물질의 단결정으로 시작합니다. STR 소변은 기반 에폭시를 사용하여 샘플을 샘플 홀더에 붙입니다.은 기반 에폭시는 우수한 열 및 전기 접촉 접착제를 보장합니다. 단결정 표면에 알루미늄 상단 기둥. 상단 포스트는 초고진공에서 샘플을 절단하여 해부학적으로 깨끗한 표면 장착을 노출시키는 데 사용되며, 로드 록의 샘플 홀더는 로드 록을 비우기 시작하여 초고진공 챔버의 오염을 최소화합니다.압력을 모니터링합니다. 약 10에서 -8 밀리바의 압력에 도달하면 어셈블리를 준비 챔버로 옮긴 다음 메인 챔버로 옮깁니다. 콜드 핑거와 샘플 홀더는 헬륨 포트와의 최상의 열 접촉을 보장하도록 특별히 설계되었습니다.이 데모 버전은 원뿔형 표면을 사용하여 접촉 면적을 늘림으로써 이를 달성하는 방법을 보여줍니다. 원뿔형 표면은 서로 밀착되어 눌려지며 시료 홀더와 콜드 핑거는 티타늄 너트와 볼트를 사용하여 제자리에 단단히 고정됩니다. 전송 시스템은 이 데모 장치에서 볼 수 있듯이 어셈블리와의 열 접촉을 최소화하도록 설계되었습니다.이것은 여러 개의 개구부가 있는 얇은 티타늄 튜브를 어셈블리의 주요 운반 요소로 사용하여 수행됩니다. 트랜스퍼 암의 끝에는 어셈블리 내부의 스프링 작동식 스크루 드라이버가 샘플의 각도 위치를 조정하는 데 사용됩니다. 다음 단계는 트랜스퍼 암을 사용하여 아스무트를 따라 콜드 핑거 내의 샘플을 배치하는 것입니다.챔버의 반대쪽에 부착된 지지 암으로 반력을 가하면서 너트를 조여 샘플의 위치를 고정합니다. 매니퓰레이터를 위쪽으로 움직여 샘플을 클리아하여 지지 암과의 상호 작용에 의해 상단 포스트가 제거되도록 합니다. 빔 셔터를 닫은 상태에서 매니퓰레이터를 사용하여 샘플을 빔 라인의 위치로 이동합니다.샘플이 제자리에 있으면 극저온 쉴드가 제대로 닫혀 있는지 확인하십시오. 1켈빈 포트에서 펌핑을 시작하고 샘플을 기본 온도로 냉각하기 위해 헬륨 3 가스를 순환시킵니다. 빔 라인의 빔 셔터를 엽니다.장치의 마이크로미터 나사를 사용하여 샘플의 위치를 조정하여 분석기 렌즈의 초점이 되도록 합니다. 이 조정은 매우 중요합니다. 설정이 준비되면 분석기의 각도 분해 모드로 전환하고 스윕 모드에서 스펙트럼을 기록합니다.이렇게 하면 2차원 에너지 각도 플롯에 대한 데이터가 생성됩니다. 데이터를 사용하여 분노 표면 지도를 수행합니다. 단단히 수평을 이룬 교차점에 해당하는 극각을 선택합니다.지층 소변의 초전도 갭을 연구하기 위해 초전도 갭의 거동을 조사하기 위해 지층 소변의 초전도 전이 온도 위와 아래의 선택된 극성 각도에서 고해상도 스펙트럼을 기록합니다. 여기에 표시된 것은 기울기 각도와 에너지의 함수로서의 광전자 강도입니다. 지르코늄 3 텔루라이드 샘플.이를 동일한 재료에 대한 이론적인 밴드 구조 계산과 비교하십시오. 에너지 분해능에 대한 표준 테스트는 가우스의 절반 최대에서 전체 너비를 측정하는 것이며, 이는 step 함수로 복잡할 때 단단한 가장자리를 설명합니다. 가우스 전체 폭은 절반 최대로 사용 되었습니다.갓 증발된 인듐에 대한 이 데이터는 2밀리 전자 부피입니다. 다음은 시스템과 함께 촬영한 리튬 이온 비소의 초전도 샘플에서 에너지 분포 곡선의 플롯입니다. 여기서 달성할 수 있는 해상도의 또 다른 예는 지르코늄 3 텔루라이드의 견고 수준에서의 운동량 분포 곡선입니다.시스템의 예상 전체 에너지 분해능은 여기에 표시된 공식으로 표현됩니다. 실제 성능은 이 목표에 매우 가깝습니다. 왼쪽에는 T에 대한 brunate 지층의 초전도 갭이 970 밀리켈빈과 같음을 연구하기 위해 취한 일반적인 스펙트럼이 있습니다.화살표는 오른쪽의 에너지 분포 곡선에 해당하는 운동량을 나타냅니다. 오른쪽 이미지는 초전도 전이 온도의 위와 아래에 있는 str 및 소변 샘플에 대한 통합 에너지 분포 곡선의 선행 가장자리의 이동을 보여줍니다. 계산에 사용된 스펙트럼은 왼쪽에 나와 있습니다.모멘텀 창은 빨간색 화살표의 너비로 표시됩니다. 이 갭은 또 다른 예로, Brill 벽 영역 대각선 근처 밴드의 퍼밍 표면 포인트에 해당합니다. 다음은 스트레이트의 firmi 표면의 다른 지점에서 온도의 함수로 에너지 분포 곡선의 이동입니다.마지막으로, 이 시스템은 두 개의 분노 표면이 교차하는 부근에서 앞쪽 가장자리의 결합 에너지의 일반적인 온도 거동을 측정할 수 있습니다. 이 기술을 완전히 익히면 모든 것이 제대로 수행된다면 8시간 이내에 완료할 수 있습니다. 이는 일반적인 syn zone 작동의 한 교대 이내입니다.이 절차를 시도하는 동안 높은 수준의 예방 조치와 함께 설명 가능한 모든 단계를 따르는 것이 매우 중요하며 샘플 이송 중에 샘플을 유인하는 것이 매우 중요합니다. 잘못된 시료 준비 또는 잘못된 조정으로 인한 절단에 실패하면 전체 실험이 실패할 수 있습니다. 이 기술은 고체 또는 이나나 물체의 전자 구조에 대한 정보를 제공합니다.새로운 수준의 정밀도를 통해 우리는 단단한 표면 맵, 굽힘 분산 및 이 데이터와의 비교에 액세스할 수 있으며, EB 굽힘 구조 계산을 통해 대역폭 무작위화 또는 속도 정규화를 결정할 수 있습니다. 따라서 우리는 상관 관계 측면에서 재료의 복잡성에 대해 판단할 수 있습니다. 확고한 수준 근처에서 정의된 구조를 통해 전자와 포논, 플라스민 또는 자석과 같은 다른 자유도 사이의 상호 작용의 지문을 감지할 수 있습니다.체계적인 운동량 의존적 연구를 사용하면 초전도 갭의 의존성을 운동량의 함수로 볼 수 있습니다. 따라서 모든 매개 변수, 대칭 및 구조에 대한 정보를 얻습니다. 이 실험은 기존 이론에 대한 궁극적인 테스트를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 새로운 탐구 경로를 자극할 수 있습니다.

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원고는 레이저 제한 해상도와 광발광(PL) 분광법을 모두 통합하는 포논 보조 준공진 형광 분광법의 방법을 설명합니다. 이 방법은 광학 포논을 사용하여 에너지 영역에서 원자와 같은 반도체 구조의 선폭 제한 해상도 스펙트럼을 제공합니다. 이 방법은 또한 단일 분광계 광학 분광학 설정으로 쉽게 실현할 수 있습니다.

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여기, 우리 기술로 회전 및 각도 해결 광전자 방출 고체 상태에서 스핀-궤도 결합 효과 시각화 하 분극 변수 7 eV 레이저를 결합 한다.

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