Ângulo resolvido espectroscopia de fotoelétrons em ultra-baixas temperaturas

O objetivo geral do experimento a seguir é determinar a estrutura eletrônica de baixa energia de sólidos em temperaturas ultrabaixas usando espectroscopia de emissão de foto com resolução de ângulo ou arrp pez com radiação síncrotron. Nas instalações de radiação síncrotron, câmara de ultra-alto vácuo acoplada à linha de feixe, um único cristal do material estudado é clivado, expondo uma superfície atomicamente limpa como um segundo passo. A amostra é resfriada abaixo de um Kelvin, o que garante um alargamento mínimo da temperatura e proximidade do estado fundamental do material.

Em seguida, a intensidade da emissão fotográfica é registrada em função da inclinação, ângulo e energia e geometria estática. Ao girar a amostra, as informações podem ser coletadas de uma grande porção do espaço de energia de momento necessário para obter o mapa de superfície de firmeza e dispersões próximas ao nível da empresa Os resultados são obtidos que mostram que a estrutura eletrônica de baixa energia de materiais complexos pode ser determinada com clareza e resolução sem precedentes. Usando o manipulador criogênico de hélio três e o resultado do ângulo de arranque baseado em síncrotron para a espectroscopia de emissão é uma técnica baseada em um efeito fotoelétrico simples, que foi descoberto e explicado há mais de um século.

Usamos essa técnica hoje para determinar a estrutura eletrônica de sólidos com uma precisão muito alta. Em nossa abordagem. Usamos três conquistas mais recentes nos campos de radiação síncrotron, ciência de superfície e criogenia.

Usamos imagens fotográficas de exsudação sintonizáveis, que contribuíram com certeza de um mili elétron Walt. Detectamos a energia cinética de nossos fotoelétrons com incerteza de um mili elétron Walt, e o que é mais importante? Usamos criostato de hélio três, o que permite manter a temperatura de nossas amostras abaixo de uma coluna.

Por causa desses três, chamamos nosso sistema de um cubo, usamos um criostato de hélio três especialmente projetado, que fornece um acesso livre para a luz que entra e os elétrons que saem. O design do nosso sistema o torna o mais poderoso do mundo. Realmente. Com este sistema, é possível ver uma superfície em uma coluna através da janela de temperatura ambiente.

Com essa técnica e essa configuração, podemos responder a perguntas-chave no campo dos sistemas eletrônicos. Em particular para a supercondutividade, podemos determinar a estrutura do outro parâmetro para descobrir o que impulsiona o fenômeno. Este experimento usa a radiação síncrotron produzida pelo anel de armazenamento Bessie do leme, Holt Centrum Berlin.

Os fótons viajam por uma linha de luz até nossa estação final, onde uma amostra é montada. Comece com um único cristal do material a ser investigado aqui. Urinar STR usa epóxi à base de prata para colar a amostra no suporte da amostra.

O epóxi à base de prata garante uma boa cola de contato térmico e elétrico. Um poste superior de alumínio para a superfície do cristal único. O poste superior será usado para clivar a amostra em ultra alto vácuo para expor uma montagem de superfície anatomicamente limpa, o suporte da amostra na trava de carga começa a evacuar a trava de carga para minimizar a contaminação da câmara de ultra alto vácuo.

Monitore a pressão. Uma vez atingida uma pressão de cerca de 10 a menos oito milibares, transferir o conjunto para a câmara de preparação e, em seguida, para a câmara principal. O dedo frio e o porta-amostras foram especialmente projetados para garantir o melhor contato térmico possível com o pote de hélio.

Essas versões de demonstração mostram como isso é obtido usando superfícies cônicas para aumentar a área de contato. As superfícies cônicas são pressionadas umas contra as outras e o porta-amostras e o dedo frio são firmemente fixados no lugar usando uma porca e um parafuso de titânio. O sistema de transferência foi projetado para minimizar o contato térmico com o conjunto, como visto nesta unidade de demonstração.

Isso é feito usando um tubo fino de titânio com várias aberturas como o principal elemento de transporte do conjunto. No final do braço de transferência, uma chave de fenda ativada por mola dentro do conjunto é usada para ajustar a posição angular da amostra. O próximo passo é orientar a amostra dentro do dedo frio ao longo do asmute usando o braço de transferência.

Fixe a posição da amostra apertando a porca enquanto aplica uma força contrária com o braço de suporte preso ao lado oposto da câmara. Limpe a amostra movendo o manipulador para cima de modo que o poste superior seja removido pela interação com o braço de suporte. Com o obturador do feixe fechado, mova a amostra para a posição na linha do feixe usando o manipulador.

Assim que a amostra estiver no lugar, certifique-se de que as blindagens criogênicas estejam fechadas corretamente. Comece a bombear no pote de um kelvin e circule o gás hélio três para resfriar a amostra até a temperatura base. Abra o obturador do feixe da linha do feixe.

Use os parafusos do micrômetro no aparelho para ajustar a posição da amostra de modo que ela fique no foco da lente do analisador. Esse ajuste é crucial. Quando a configuração estiver pronta, mude para o modo de resolução de ângulo do analisador e registre o espectro no modo varrido.

Isso gerará dados para gráficos de ângulos de energia bidimensionais. Conduza um mapa de superfície de fúria usando os dados. Selecione ângulos polares que correspondam a passagens de nível firmes.

Para o estudo da lacuna supercondutora do estrato urinar, registre espectros de alta resolução nos ângulos polares escolhidos acima e abaixo da temperatura de transição supercondutora do estrato urinário para investigar o comportamento da lacuna supercondutora. Aqui é mostrada a intensidade do fotoelétron em função do ângulo de inclinação e da energia. Para uma amostra de zircônio três Telluride.

Compare isso com o cálculo teórico da estrutura de bandas para o mesmo material. Um teste padrão para resolução de energia é medir a largura total na metade do máximo do gaussiano, que quando complicado com a função de passo descreve a borda firme. A largura total gaussiana na metade do máximo usado se encaixa.

Esses dados para o índio recém-evaporado são da ordem, dois mili elétron-vols. Aqui está um gráfico da curva de distribuição de energia em uma amostra supercondutora de arseneto de íons de lítio obtida com o sistema. Como outro exemplo da resolução que pode ser alcançada aqui é a curva de distribuição de momento no nível de firmeza de zircônio três Telluride.

A resolução geral de energia prevista do sistema é expressa pela fórmula mostrada aqui. O desempenho real está muito próximo desse objetivo. À esquerda está um espectro típico usado para estudar a lacuna supercondutora do estrato brunado para T igual a 970 milikelvin.

A seta indica o momento correspondente à curva de distribuição de energia à direita. A imagem à direita mostra o deslocamento da borda de ataque da curva de distribuição de energia integrada para uma amostra de str e urinar acima e abaixo da temperatura de transição supercondutora. O espectro usado para o cálculo é mostrado à esquerda.

A janela de momento é indicada pela largura da seta vermelha. A lacuna corresponde a um ponto de superfície firme na banda perto da diagonal da zona da parede de Brill como outro exemplo. Aqui está o deslocamento da curva de distribuição de energia em função da temperatura de outro ponto na superfície firmi do estrato.

Finalmente, o sistema permite a medição do comportamento típico da temperatura da energia de ligação da borda de ataque nas proximidades do cruzamento de duas superfícies de fúria. Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em oito horas se tudo for executado corretamente. Isso está dentro de um turno de uma operação típica da zona syn.

Ao tentar este procedimento, é muito importante seguir todas as etapas descritíveis com alto grau de precaução, observando a amostra durante a transferência da amostra. Clivagem malsucedida devido à má preparação da amostra ou apenas ajustes ruins, tudo pode levar ao fracasso de todo o experimento. Esta técnica fornece as informações sobre a estrutura eletrônica de um sólido ou objetos inana.

Com o novo nível de precisão, temos acesso aos mapas de superfície firme, dispersão de curvaturas e comparação com esses dados, com os cálculos da estrutura de dobra EB nos permite determinar a randomização da largura de banda ou normalização da velocidade. Assim, podemos julgar sobre a complexidade dos materiais em termos de correlações. Estruturas definidas próximas ao nível da empresa permitem detectar as impressões digitais da interação entre os elétrons e outros graus de liberdade, como fônons, plasmina ou ímãs.

Usando o estudo sistemático dependente do momento, pode-se ver a dependência da lacuna supercondutora em função do momento. Obtendo assim as informações sobre todo o parâmetro, sua simetria e estrutura. Este experimento pode fornecer o teste final para as teorias existentes, bem como estimular novos caminhos de investigação.