Фотоэмиссии с угловым разрешением спектроскопии при сверхнизких температурах

Краткое содержание

Основная цель этого метода состоит в определении низких энергий электронной структуры твердых тел при сверхнизких температурах с помощью фотоэмиссии с угловым разрешением спектроскопии с синхротронного излучения.

Аннотация

Физические свойства материала определяются его электронной структуры. Электронов в твердых телах характеризуется энергией (ω) и импульса (к), и вероятность найти их в определенное состояние с заданными ω и к описывается спектральной функции А (к, ω). Эта функция может быть непосредственно измерена в эксперименте на основе известного фотоэлектрического эффекта, для объяснения которых Альберт Эйнштейн получил Нобелевскую премию еще в 1921 году. В фотоэффекта свет сиял на поверхность выталкивает электроны из материала. Согласно Эйнштейну, энергосбережения позволяет определить энергию электрона внутри образца при условии, что энергия светового фотона и кинетическую энергию фотоэлектронов исходящих известны. Сохранения импульса позволяет также оценить к связывая его с импульсомквантовой фотоэлектрона путем измерения угла, под которым фотоэлектронных оставили на поверхности. Современная версия эта техника называется фотоэмиссии с угловым разрешением спектроскопия (ARPES) и использует как законы сохранения в целях определения электронной структуры, то есть энергия и импульс электронов внутри твердого тела. Для того, чтобы решить детали решающее значение для понимания актуальных проблем физики конденсированных сред, три величины должны быть сведены к минимуму: * неопределенность в энергии фотона, неуверенность в кинетическую энергию фотоэлектронов и температуры образца.

В нашем подходе мы объединяем три последних достижений в области синхротронного излучения, поверхностной науки и криогенная. Мы используем синхротронного излучения с перестраиваемой энергией фотона способствует неопределенность порядка 1 МэВ, электронный анализатор энергии, которая определяет кинетическую энергию с точностью порядка 1 МэВ и He ³ криостата WHич позволяет поддерживать температуру образца ниже 1 К. Мы обсудим примерное результаты, полученные на монокристаллах Sr ₂ RuO ₄ и некоторых других материалов. Электронная структура этого материала может быть определена с беспрецедентной ясностью.

Введение

В настоящее время ARPES широко используется для определения электронной структуры твердых тел. Как правило, различные вариации этого метода определяется источником излучения, необходимой для возбуждения электронов. Мы используем синхротронного излучения, так как она предлагает уникальную возможность настройки поляризации и энергией возбуждения фотонов в широком диапазоне энергий и характеризуется высокой интенсивностью, небольшой пропускной способностью (неопределенность в энергии Нп), и это может быть сфокусирован в узкий пучок для сбора фотоэлектронов из пятна в несколько десятков микрон. Синхротронное излучение генерируется в электронных накопителях заставляя элек....

Протокол

1. Монтаж Примеры

1. Этот эксперимент использует синхротронное излучение, возникающее при BESSY накопителя Гельмгольца-Zentrum Berlin. Фотонов путешествовать beamline нашей конечной станции, где установлен образец.
2. Начнем с монокристалла материала, который будет исследован, здесь рутената стронция. Используйте на основе серебра эпоксидной клей образца в держателе образца. На основе серебра эпоксидной обеспечивает хороший тепловой и электрический контакт.
3. Клей алюминиевый верх-сообщение на поверхности монокристалла. Верхний пост будет использован для расщепления образца в сверхвысоком вакууме подвергать атомно-чистой поверхности.
4. ....

Результаты

Сверхнизких температурах нашей установки в сочетании с высоким разрешением beamline и анализатор позволяет записывать спектры с очень высокой общей резолюции. Это показано на рисунке 3. Обычная проверка энергетическое разрешение, чтобы измерить ширину края Ферми металла. В этом случае это недавно выпаривают индия фильм. Полная ширина на половине максимума (FWHM) гауссовой, которые при свертывается с ступенчатой ​​функции точно описывает край, порядка 2 МэВ. Из более важное значение для детального изучен.......

Обсуждение

Как было показано выше, реализуется метод очень эффективен при изучении низкоэнергетических электронных структуры монокристаллов. Недавние усовершенствования инструментальных превратились ARPES от простого описания и полосы отображение инструмента в сложных многих тел спектроскопии. Современный эксперимент дает информацию об электронной структуре твердых или нано-объектов с новым уровнем точности. Доступ к поверхности Ферми в случае металлов, энергетических щелей полупроводников и диэлектриков, их состояния поверхности,.......

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Название Реагенты / Материал	Компания	Номер по каталогу	Комментарии
Монокристаллы ZrTe 3 и TiSe 2			выросла на д-р Хельмут Бергер, EPFL, Лозанна
Монокристаллов Sr 2 RuO 4			выросла на группы д-р Антонио Vecchione
			ОБРАЗЦЫ ZrTe 3, TiSe 2, Sr 2 RuO 4