Summary
इस विधि के समग्र लक्ष्य के लिए कम ऊर्जा की संरचना इलेक्ट्रॉनिक सिंक्रोटॉन विकिरण के साथ कोण - हल photoemission स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग अल्ट्रा कम तापमान पर ठोस निर्धारित है.
Abstract
एक सामग्री के भौतिक गुणों उसके इलेक्ट्रॉनिक संरचना से परिभाषित कर रहे हैं. ठोस में इलेक्ट्रॉनों (ω) ऊर्जा और गति (कश्मीर) और दिया ω और कश्मीर के साथ एक विशेष राज्य में उन्हें खोजने संभावना हैं विशेषता द्वारा वर्णक्रमीय समारोह द्वारा वर्णित है (कश्मीर, ω). इस समारोह में सीधे एक प्रसिद्ध photoelectric प्रभाव पर आधारित प्रयोग में मापा जा सकता है विवरण के अल्बर्ट आइंस्टीन नोबेल पुरस्कार 1921 में वापस प्राप्त के लिए,. Photoelectric प्रभाव में एक सतह पर प्रकाश shone सामग्री से इलेक्ट्रॉनों ejects. आइंस्टीन के अनुसार, ऊर्जा संरक्षण एक नमूना अंदर एक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा का निर्धारण करने के लिए अनुमति देता है, प्रकाश फोटॉन और निवर्तमान photoelectron की गतिज ऊर्जा जाना जाता है की ऊर्जा प्रदान की है. गति संरक्षण यह भी संभव है momen से संबंधित कश्मीर अनुमान बनाता हैphotoelectron कोण जिस पर photoelectron सतह छोड़ दिया मापने के द्वारा तुम. इस तकनीक के आधुनिक संस्करण कोण हल photoemission स्पेक्ट्रोस्कोपी (ARPES) कहा जाता है और दोनों संरक्षण कानून का लाभ उठाते क्रम में इलेक्ट्रॉनिक संरचना का निर्धारण, यानी ऊर्जा और ठोस के अंदर इलेक्ट्रॉनों की गति. आदेश में संघनित पदार्थ भौतिकी के सामयिक समस्याओं को समझने के लिए महत्वपूर्ण जानकारी को हल करने के लिए, तीन मात्रा को कम से कम किया जाना चाहिए: फोटान ऊर्जा में अनिश्चितता *, photoelectrons और नमूना के तापमान की गतिज ऊर्जा में अनिश्चितता.
हमारे दृष्टिकोण में हम तीन सिंक्रोटॉन विकिरण, सतह विज्ञान और cryogenics के क्षेत्र में हाल की उपलब्धियों गठबंधन. हम tunable फोटान ऊर्जा 1 MeV, एक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा विश्लेषक जो 1 MeV के आदेश के एक परिशुद्धता के साथ गतिज ऊर्जा का पता लगाता है और वह एक 3 cryostat क के आदेश के एक अनिश्चितता के योगदान के साथ सिंक्रोटॉन विकिरण का उपयोग करेंआईसीएच हमें 1 लालकृष्ण नीचे नमूना के तापमान पर रखने के लिए हम अनुकरणीय सीनियर 2 4 RUO और कुछ अन्य सामग्री के एकल क्रिस्टल पर प्राप्त परिणामों पर चर्चा करने के लिए अनुमति देता है. इस सामग्री का इलेक्ट्रॉनिक संरचना एक अभूतपूर्व स्पष्टता के साथ निर्धारित किया जा सकता है.
Introduction
आजकल ARPES व्यापक रूप से ठोस इलेक्ट्रॉनिक संरचना का निर्धारण किया जाता है. आमतौर पर, इस विधि के विभिन्न रूपों इलेक्ट्रॉनों उत्तेजित के लिए आवश्यक विकिरण के स्रोत से परिभाषित कर रहे हैं. हम सिंक्रोटॉन विकिरण के बाद से वह एक ऊर्जा विस्तृत रेंज में ध्रुवीकरण और उत्तेजना फोटान ऊर्जा धुन के लिए एक अद्वितीय अवसर प्रदान करता है और उच्च तीव्रता, छोटे बैंडविड्थ (अनिश्चितता में ऊर्जा hn) द्वारा विशेषता है और एकत्र करने के के लिए यह एक संकीर्ण बीम ध्यान केंद्रित किया जा सकता है microns के कुछ दसियों के एक जगह से photoelectrons. सिंक्रोट्रॉन विकिरण इलेक्ट्रॉन भंडारण मजबूर GeV 2 के आदेश के एक ऊर्जा के साथ रिंग में घूम इलेक्ट्रॉनों मजबूत मैग्नेट (undulators) की आवधिक व्यवस्था के माध्यम से पारित ** छल्ले में उत्पन्न होता है. चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों deflects और जब ऐसे तेजी से इलेक्ट्रॉनों अपनी दिशा बदलने के वे विकिरण फेंकना. वास्तव में यह विकिरण तो तथाकथित beamline जहां यह आगे monochromatized है में निर्देशित हैएक विवर्तन झंझरी और कई दर्पण द्वारा नमूना की सतह पर ध्यान केंद्रित किया. वहाँ दुनिया भर के कई ऐसी सुविधाएं हैं. हमारे अंत स्टेशन एक Bessy भंडारण अंगूठी जो Helmholtz Zentrum बर्लिन है की beamlines में स्थित है.
ARPES की इस सुविधा का दिल इलेक्ट्रॉन ऊर्जा विश्लेषक (1 चित्रा) है. चूंकि हम दोनों गतिज ऊर्जा और कोण जिस पर इलेक्ट्रॉनों छुट्टी सतह में रुचि रखते हैं, यह बहुत सुविधाजनक है के लिए उन्हें एक माप में पता लगाने. एक बहुत ही सरल सिद्धांत इस दृष्टिकोण एक वास्तविकता बनाता है. एक ऑप्टिकल लेंस, जो बिंदु में वापस नाभीय विमान में एक हवाई जहाज की लहर इस प्रकार स्थानिक फूरियर परिवर्तन, इलेक्ट्रॉन ऑप्टिकल लेंस परियोजनाओं इलेक्ट्रॉनों जो फोकल हवाई जहाज़ में एक बिंदु पर विशेष कोण पर सतह छोड़ दिया प्रदर्शन ध्यान केंद्रित के साथ एक बुनियादी प्रयोग के रूप में ( चित्रा 1). ऐसे में हम पारस्परिक, यानी गति, अंतरिक्ष उपयोग हासिल. distanफोकल हवाई जहाज़ में आगे की दिशा से CE कोण करने के लिए और इस तरह photoelectron की गति के लिए मेल खाती है. अब इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा के मामले में विश्लेषण किया जा है. इस प्रयोजन के लिए अर्धगोल विश्लेषक के प्रवेश द्वार भट्ठा बिल्कुल इलेक्ट्रॉन ऑप्टिकल लेंस के फोकल हवाई जहाज़ में रखा गया है. दो गोलार्द्धों पर voltages ऐसे चुना जाता है कि विशेष रूप से गतिज ऊर्जा (ऊर्जा गुजारें) के साथ ही इलेक्ट्रॉनों दोनों गोलार्द्धों और दो आयामी डिटेक्टर के मध्य लाइन पर देश के बीच में वास्तव में निर्देशित किया जाएगा. वो जो तेजी से कर रहे हैं करीब बाहरी गोलार्द्ध डिटेक्टर मारा जाएगा, उन है जो धीमी गति से कर रहे हैं आंतरिक गोलार्द्ध की ओर सीधे रास्ते से फिर जाएगा. ऐसे में हम कोण और गतिज ऊर्जा के एक समारोह के रूप photoemission तीव्रता वितरण एक साथ मिल सकता है.
मौजूदा तरीकों पर हमारे दृष्टिकोण का मुख्य लाभ वह 3 cryomanipulator का उपयोग है. वहाँ कम से कम दो कारणों को कहां ले रहे हैंकम तापमान पर माप टी. सामग्री के उच्च तापमान, इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा और गति में बन राज्यों के बाहर और अधिक लिप्त है. इस को विस्तृत बनाने के तापमान को टाला जा सकता है उच्च परिशुद्धता के साथ इलेक्ट्रॉनिक संरचना का निर्धारण करते हैं. इसके अलावा, कई शारीरिक गुण तापमान निर्भर कर रहे हैं, कम तापमान और प्रणाली की जमीन राज्य में इलेक्ट्रॉनिक संरचना का ज्ञान, यानी टी = 0, बुनियादी महत्व की है पर कुछ आदेश देने में सेट घटना. सबसे प्रभावी तरीकों में से एक के लिए नीचे एक केल्विन दसवां नमूना नीचे शांत करने के लिए वह 3 गैस दव्र बनाना है. में कई प्रयोगों उप केल्विन तापमान तक पहुँचने एक समस्या नहीं है, के बाद से थर्मल विकिरण, अल्ट्रा कम तापमान के मुख्य दुश्मन, प्रभावी ढंग से परिरक्षित किया जा सकता है. दुर्भाग्य से, इस photoemission प्रयोगों में मामला नहीं है. हम आने वाली प्रकाश और बाहर जाने वाले इलेक्ट्रॉनों के लिए मुक्त पहुँच प्रदान करने की आवश्यकता है. यह विशेष रूप से डिजाइन slits ra में तीन का एहसास हो रहा हैdiation ढाल, अलग तापमान होने. आदेश में गर्मी फोटॉन बीम और कमरे के तापमान विकिरण की वजह से लोड करने के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, cryostat के शीतलन शक्ति बहुत अधिक होना चाहिए. यह बहुत बड़ी दो पंपों के पंप की गति है, जो तरल के ऊपर 3 वह वाष्प दबाव को कम कर देता है और इस प्रकार ठंड उंगली और नमूना ठंडा द्वारा हासिल की है. हमारे वह 3 प्रणाली के डिजाइन विनिर्देशों यह दुनिया भर में सबसे शक्तिशाली बनाते हैं. यह शायद एक एक कमरे के तापमान खिड़की के माध्यम से जहां एक 1 कश्मीर ठंड सतह देखते हैं, "ठंडे दिखाई" कर सकते हैं ग्रह पर ही जगह है.
आधुनिक photoemission प्रयोग के स्केच चित्र 1 में दिखाया गया है. सिंक्रोटॉन बीम (धराशायी हरे रंग की लाइन) 1 कश्मीर नमूना और उत्तेजित photoelectrons की ठंड सतह illuminates. इलेक्ट्रॉनों अर्धगोल विश्लेषक के प्रवेश द्वार भट्ठा, कोण के मामले (में हल करने के लिए पेश कर रहे हैं पीला Magenta, सियान और निशान differe अनुरूपNT के झुकाव) कोण और फिर गतिज ऊर्जा के संदर्भ में विश्लेषण कर रहे चित्रा 2 झुकाव कोण और गतिज ऊर्जा के एक समारोह के रूप में विशिष्ट तीव्रता वितरण से पता चलता है. वास्तव में इस तरह के एक वितरण तीव्रता के रूप में इस सामग्री का बैंड संरचना की गणना के साथ तुलना से पता चलता है (सही पैनल) की उम्मीद है. यह हमारे पारस्परिक अंतरिक्ष में खिड़की है.
लेंस और गोलार्द्धों पर voltages स्कैनिंग और ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर नमूना घूर्णन (ध्रुवीय कोण) हम व्यापक बंधन ऊर्जा रेंज के रूप में अभूतपूर्व विस्तार के साथ पारस्परिक अंतरिक्ष की व्यापक क्षेत्रों के रूप में अच्छी तरह से पता कर सकते हैं. विशेष रूप से, गति में विमान, झुकाव और ध्रुवीय कोण से गणना के दोनों घटकों के एक समारोह के रूप में फर्मी स्तर पर तीव्रता की साजिश रचने, हम फर्मी सतह (एफएस) के लिए सीधी पहुँच है.
* "अनिश्चितता" के अंतर्गत हम experimenter कितनी दूर एक प्रयोगात्मक मात्रा "सच से हो सकता है का सबसे अच्छा अनुमान को समझते हैंमूल्य. "
GeV करने के लिए 8 - ** कम ऊर्जा अंगूठी ~ 0.8 GeV, एक उच्च ऊर्जा के एक ऊर्जा हो सकता है.
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Protocol
1. नमूना बढ़ते
- इस प्रयोग सिंक्रोटॉन Helmholtz Zentrum बर्लिन के Bessy भंडारण की अंगूठी द्वारा उत्पादित विकिरण का उपयोग करता है. फोटॉनों हमारे अंत स्टेशन जहां एक नमूना घुड़सवार है beamline एक यात्रा.
- सामग्री की एक क्रिस्टल जांच की जानी है, यहाँ स्ट्रोंटियम ruthenate के साथ शुरू करते हैं. चांदी आधारित epoxy नमूना धारक नमूना गोंद का प्रयोग करें. epoxy चांदी आधारित अच्छा थर्मल और बिजली के संपर्क सुनिश्चित करता है.
- गोंद एकल क्रिस्टल की सतह के एक शीर्ष पोस्ट एल्यूमीनियम. के बाद शीर्ष अति उच्च निर्वात में फोड़ना नमूना के लिए इस्तेमाल किया जाएगा करने के लिए एक सतह atomically साफ बेनकाब.
- लोड ताला में नमूना धारक माउंट.
2. अल्ट्रा उच्च वैक्यूम और थर्मल अलगाव हासिल करने
- लोड ताला निकालने अति उच्च निर्वात चैम्बर के प्रदूषण को कम करने के लिए शुरू.
- प्रेशर मॉनीटर. एक बार एम्बार -8 के बारे में 10 के एक दबाव दिया गया हैहासिल की तैयारी चैम्बर के लिए विधानसभा स्थानांतरित करने के लिए, और बाद में विशेष रूप से मुख्य chamber.The ठंड उंगली और नमूना धारक के लिए सर्वोत्तम संभव हीलियम बर्तन के साथ थर्मल संपर्क की गारंटी करने के लिए डिज़ाइन किया गया है.
- ये प्रदर्शन संस्करणों का पता चलता है कि यह कैसे शंक्वाकार सतहों का उपयोग करने के लिए संपर्क के क्षेत्र में वृद्धि हासिल की है. शंक्वाकार सतहों को एक दूसरे के खिलाफ लगाए हैं और नमूना धारक और ठंड उंगली मजबूती से एक टाइटेनियम नट और बोल्ट का उपयोग जगह में तय कर रहे हैं.
3. पोजिशनिंग और शीतलक नमूना
- अगले कदम के हस्तांतरण के हाथ का उपयोग कर दिगंश साथ ठंड उंगली भीतर पूरबी नमूना है. अखरोट कस जबकि समर्थन चैम्बर के विपरीत पक्ष को जुड़ी बांह के साथ एक Counterforce लगाने नमूना की स्थिति ठीक है.
- फोड़ना मैनिप्युलेटर हिल द्वारा नमूना इतना ऊपर है कि शीर्ष पद समर्थन भुजा के साथ बातचीत के द्वारा हटा दिया जाता है.
- बीम शटर बंद कर दिया, मैनिप्युलेटर का उपयोग कर beamline में स्थिति में नमूना चाल. एक बार नमूना जगह में है, यकीन है कि cryoshields ठीक से बंद कर रहे हैं.
- 1-K पॉट पर पम्पिंग शुरू और गैस हीलियम-3 प्रसारित क्रम में आधार तापमान नमूना शांत. नमूना के करीब तापमान मापा जाता है और प्रयोग के दौरान नहीं बदल जाएगा.
- Beamline की किरण शटर खुला. उपकरण पर सुक्ष्ममापी शिकंजा उपयोग के लिए नमूना की स्थिति को समायोजित इतना है कि यह विश्लेषक लेंस का फोकस है. इस समायोजन महत्वपूर्ण है.
4. डेटा एकत्रित
- एक बार स्थापना के लिए तैयार है, विश्लेषक के कोण हल मोड स्विच और बह मोड में स्पेक्ट्रम रिकॉर्ड. यह दो आयामी ऊर्जा कोण भूखंडों के लिए डेटा उत्पन्न होगा.
- एक फर्मी सतह नक्शा डेटा का उपयोग निर्माण. ध्रुवीय कोण है कि supe के अध्ययन के लिए फर्मी लेवल क्रॉसिंग के अनुरूप चुनेंस्ट्रोंटियम ruthenate के अंतराल rconducting.
- रिकॉर्ड उच्च संकल्प स्ट्रोंटियम superconducting संक्रमण तापमान के ऊपर और नीचे चुना ध्रुवीय कोण पर स्पेक्ट्रा superconducting अंतराल के व्यवहार की जांच ruthenate.
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Representative Results
हमारे स्थापना के beamline और विश्लेषक के उच्च संकल्प के साथ एक साथ अल्ट्रा कम तापमान हमें बहुत ही उच्च समग्र संकल्प के साथ स्पेक्ट्रा रिकॉर्ड करने के लिए अनुमति देते हैं. यह 3 चित्र में सचित्र है. ऊर्जा संकल्प के सामान्य परीक्षण करने के लिए एक धातु का फर्मी किनारे की चौड़ाई को मापने है. इस मामले में यह एक हौसले से सुखाया ईण्डीयुम फिल्म है. 2 MeV के आदेश के आधे अधिकतम पर पूरी चौड़ाई (FWHM) गाऊसी, जो जब कदम समारोह के साथ जटिल ठीक किनारे का वर्णन करता है. कम ऊर्जा ठोस के इलेक्ट्रॉनिक संरचना के विस्तृत अध्ययन के लिए अधिक महत्व का dispersing सुविधा के कोण हल स्पेक्ट्रम है. इस तरह के एक उदाहरण चित्रा 3 के बीच पैनल में दिखाया गया है. एक बहुत तेज superconducting शिखर लोहे आधारित superconductor 1 LiFeAs तीव्र कभी ARPES द्वारा पाया सुविधाओं के प्रतिनिधित्व में मनाया जाता है. एक ही गति समाधान के लिए रखती है. 0.23 ° FWHM r हैइलेक्ट्रॉन ऊर्जा analyzers के विस्तृत कोणीय मोड के लिए ECORD मूल्य. प्रणाली तीन उपलब्धियों, 1 beamline की MeV बैंडविड्थ, 1 विश्लेषक MeV संकल्प और नमूना की 1 कश्मीर तापमान गठबंधन करने के लिए डिजाइन किया गया है. इस उद्देश्य के लिए हमारी प्रणाली "1-cubed ARPES" नाम दिया है. यदि सभी तीन घटकों को कम से कम किया गया है, एक FWHM ~ 1.4 MeV उम्मीद करेंगे. हमारे वर्तमान माप दिखाने के लिए है कि 2 MeV के आदेश के समग्र समाधान प्राप्त किया जा सकता है.
एक अन्य प्रतिनिधि परिणाम महत्वपूर्ण तापमान 1.35 लालकृष्ण साथ superconductor सीनियर 2 4 RUO इलेक्ट्रॉनिक संरचना इस सामग्री को एक अच्छी तरह से ज्ञात दिलचस्प भौतिक गुणों का एक व्यापक स्पेक्ट्रम रखने ऑक्साइड है के बारे में हमारी जांच है. यह पहले की खोज के बाद 2 cuprates superconducting ऑक्साइड था. इसके superconducting राज्य असामान्य है: इलेक्ट्रॉनों जोड़े में मिलकर उनके एक ही दिशा में उन्मुख spins है. यह तथाकथित triplet superconductivity है. यह एसटीआईकरूँगा अच्छी तरह से समझ नहीं रहता है मुख्य समस्या superconducting आदेश पैरामीटर की समरूपता को परिभाषित करने के लिए है. ARPES के लिए सटीक कार्य आदेश में कहा कि, superconducting ऊर्जा अंतराल गति के एक समारोह के रूप में निर्धारित किया जाना चाहिए. क्योंकि इस तरह कम superconductivity के लिए आवश्यक तापमान photoemission प्रयोगों में सुलभ से पहले नहीं थे, यह इस समस्या का समाधान करने के लिए संभव नहीं था. यहाँ हम एक करने के लिए ऐसा करने का प्रयास करते हैं. सबसे पहले, एक फर्मी सतह निर्धारित करने की जरूरत है. इस प्रयोजन के लिए हम विभिन्न ध्रुवीय कोण पर कई कटौती दर्ज की गई है. उनमें से कुछ चित्रा 4 में स्पष्ट करने के लिए दिखाए जाते हैं. अब, अगर हम केवल तीव्रता फर्मी स्तर के आसपास के क्षेत्र में, पर विचार करें और यह दोनों कोण के एक समारोह के रूप में साजिश, हम जो फर्मी momenta, यानी फर्मी सतह के मानचित्र का ठिकाना प्राप्त करेंगे. इस तरह के एक फर्मी सतह के मानचित्र 5 परिकलित फर्मी 3 सतह के साथ एक साथ चित्र में दिखाया गया है. बहुत अच्छा है, लेकिन प्रयोगात्मक समझौते हैडेटा कई और अधिक सुविधाओं दिखाते. उनमें से कुछ अप्रत्याशित और असामान्य 4 हैं. अब हम superconducting अंतराल के उपाय करने की कोशिश कर सकते हैं. इसके लिए हम ऊपर और नीचे महत्वपूर्ण तापमान स्पेक्ट्रा रिकॉर्ड है, यानी 1.35 चित्रा 6 में लालकृष्ण हम स्पेक्ट्रा में जोड़े दिखाते हैं. हम वास्तव में कुछ परिवर्तन, ऊर्जा अंतराल के उद्घाटन के साथ संगत का पालन करने के लिए, लेकिन यह भी वर्तमान ऊर्जा संकल्प (या शायद भी तापमान है, जो उच्च सही नमूना की सतह पर हो सकता है) के रूप में हमें एक निश्चित निष्कर्ष आकर्षित करने की अनुमति नहीं 2 सीनियर RUO 4 में ऊर्जा अंतराल के लिए.
चित्रा 1 प्रयोगात्मक सेटअप के योजनाबद्ध.
चित्रा 2. वाम पैनल. परीक्षाphotoemission तीव्रता वितरण गतिज ऊर्जा और कोण के एक समारोह के रूप में की मिसाल. ठोस संरचना के बैंड सीधे सही पैनल देखा एक ही सामग्री के लिए बैंड संरचना गणना परिणाम. सैद्धांतिक डेटा 5 से लिया जाता है.
चित्रा 3 प्रयोगात्मक अंत स्टेशन वाम पैनल हौसले से सुखाया ईण्डीयुम फिल्म मध्य पैनल के फर्मी बढ़त के प्रदर्शन. LiFeAs superconducting एक नमूने में ऊर्जा वितरण वक्र (EDC). डेटा 1 से लिया जाता है सही पैनल. गति 3 ZRTE फर्मी स्तर पर वितरण वक्र (एमडीसी). पूर्वानुमानित प्रणाली के समग्र ऊर्जा संकल्प सूत्र (1K = 0.0862 MeV) द्वारा व्यक्त की है. वास्तविक perfoप्रणाली के rmance बहुत एक हम शुरू के लिए उद्देश्य के करीब है. बड़ा आंकड़ा देखने के लिए यहां क्लिक करें .
चित्रा 4 ऊर्जा की गति 2 सीनियर RUO 4 के लिए अलग ध्रुवीय कोण (10 चरण) में दर्ज की गई कटौती. बड़ा आंकड़ा देखने के लिए यहां क्लिक करें .
चित्रा 5 फर्मी सीनियर 2 4 RUO की सतह के मानचित्र. रैखिक 80 polarized eV का उपयोग कर लिया~ 1K पर प्रकाश. बड़ा आंकड़ा देखने के लिए यहां क्लिक करें .
6 चित्रा. एक, ख ठेठ स्पेक्ट्रा सीनियर 2 4 RUO superconducting खाई का अध्ययन करने के लिए लिया है. लाल तीर एक ही ऊर्जा वितरण वक्र (EDC) के लिए इसी गति को इंगित करता है. टी = 970 एम ग, घ एकीकृत EDC के अग्रणी धार की शिफ्ट. गति खिड़की लाल तीर की चौड़ाई का प्रतिनिधित्व करती है. FS पर एक अन्य बिंदु से तापमान के एक समारोह के रूप में BZ विकर्ण ई KF EDC की शिफ्ट के पास बैंड अंतराल एक FS बिंदु पर च के आसपास के क्षेत्र में अग्रणी धार के बंधन ऊर्जा के ठेठ तापमान व्यवहार मेल खाती है. दो FSS के पार.
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Discussion
जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, लागू विधि कम ऊर्जा एकल क्रिस्टल के इलेक्ट्रॉनिक संरचना का अध्ययन करने में बहुत कुशल है. हाल ही में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई सुधार एक परिष्कृत स्पेक्ट्रोस्कोपी कई शरीर में एक मात्र लक्षण वर्णन और बैंड मानचित्रण उपकरण से ARPES बदल गए हैं. एक आधुनिक प्रयोग एक ठोस या परिशुद्धता के एक नए स्तर के साथ एक नैनो - वस्तु के इलेक्ट्रॉनिक संरचना के बारे में जानकारी देता है. एक धातु के मामले में फर्मी सतह तक पहुँच अर्धचालकों और insulators, उनकी सतह राज्यों, बैंड संरचनाओं और गति निर्भर फर्मी वेग की ऊर्जा अंतराल एक सामान्य स्तर पर एक इलेक्ट्रॉनिक संरचना चिह्नित करने के लिए अनुमति देता है. अब initio पैदावार renormalizations बैंडविड्थ और फर्मी वेग की गणना और इस तरह के साथ तुलना correlations की ताकत के मामले में सामग्री की जटिलता को निर्धारित करता है. फर्मी स्तर के पास ठीक संरचनाओं अक्सर संभावना प्रदान करने के लिए विद्युत के बीच बातचीत की उंगलियों के निशान का पता लगानेएनएस और स्वतंत्रता की phonons, plasmons जैसे अन्य डिग्री, स्पिन उतार चढ़ाव आदि सिस्टमैटिक गति निर्भर अध्ययन प्रमुख संपर्क और एक बाहर की पहचान है, उदाहरण के लिए कर सकते हैं, superconductors या घनत्व लहर प्रणालियों में एक मध्यस्थ बाँधना. अधिक गहन जांच के आदेश पैरामीटर की समरूपता का निर्धारण शामिल है, इस प्रकार मौजूदा सिद्धांतों या एक बुनियादी स्तर पर उत्तेजक नए दृष्टिकोण के लिए महत्वपूर्ण परीक्षण प्रदान.
हर प्रयोगात्मक विधि के रूप में, वहाँ कुछ कमियां हैं. यह ज्ञात है कि photoelectrons जोरदार क्रिस्टल के अंदर बिखरे हुए हैं, इस प्रकार एक अपेक्षाकृत कम बेलोच होने मुक्त पथ मतलब. एक परिणाम के रूप में, बच गहराई बहुत छोटा होना, कई जाली स्थिर करने के लिए नीचे कर सकते हैं. इस सतह के लिए विधि की संवेदनशीलता को परिभाषित करता है और कुछ मामलों में सतह की संरचना इलेक्ट्रॉनिक वास्तव में थोक 6 से अलग है. हालांकि, ARPES इस स्थिति पर नजर रखने के लिए कई उपकरण प्रदान करता है. एक वेंउन्हें विभिन्न उत्तेजना फोटान ऊर्जा का उपयोग है. जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एक दिया फोटान ऊर्जा के लिए यह संभव है भी सतह गति सीधा के घटक का अनुमान है. ARPES स्पेक्ट्रा आवधिक संरचनाओं में मनाया एक पूर्ण कश्मीर z और इसी गति संकल्प इस मात्रा की अनिश्चितता देता है निर्धारित करने की अनुमति है. ऐसे में भागने की गहराई का प्रयोगात्मक मूल्य अनिश्चितता सिद्धांत δ कश्मीर z * δ z ~ 1 से अनुमान लगाया जा सकता है. अगले विधि की सतह संवेदनशीलता को नियंत्रित करने के लिए उपकरण प्रकाश की चर ध्रुवीकरण है. यह पहले प्रदर्शन किया गया कि circularly polarized प्रकाश का उपयोग करते हुए यह संभव है कि सतह और थोक योगदान photoemission 7 संकेत के बीच अंतर है. सिंक्रोटॉन प्रकाश स्रोत द्वारा दिया विभिन्न polarizations और फोटान ऊर्जा का उपयोग करने का एक और लाभ की संभावना हैवर्णक्रमीय समारोह के वास्तविक सुविधाओं से मैट्रिक्स तत्व प्रभाव को सुलझाना. मैट्रिक्स तत्व एक संक्रमण की संभावना है है जो गति अंतरिक्ष और ARPES स्पेक्ट्रा 8-10 के अशुद्ध अर्थ में परिणाम के विशेष क्षेत्रों में photoemission संकेत को दबा सकते हैं.
जाहिर है, विधि बहुत जोरदार 3D सामग्री है, जो में सीटू फोड़ना करने के लिए मुश्किल हैं और atomically स्वच्छ और फ्लैट सतहों प्राप्त करने के लिए उपयुक्त नहीं है. अंत में, insulators पर ARPES अधिक जटिल है क्योंकि यह घटनेवाला चार्ज क्षतिपूर्ति करने के लिए आवश्यक है क्योंकि बाहर जाने वाले इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह नमूना 11 धारक के साथ बिजली के संपर्क में आने से मुआवजा नहीं जा सकता.
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Disclosures
ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Single crystals of ZrTe3 and TiSe2 | grown by Dr Helmut Berger, EPFL, Lausanne | ||
| Single crystals of Sr2RuO4 | grown by the group of Dr Antonio Vecchione | ||
| SAMPLES ZrTe3, TiSe2, Sr2RuO4 |
|||
References
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