Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Экспериментальные методы для спина и угол решены фотоэлектронная спектроскопия, в сочетании с переменной поляризации лазерного

Published: June 28, 2018 doi: 10.3791/57090

Summary

Здесь мы сочетаем поляризации переменная 7-eV лазер с решен спин и угол фотоэмиссионный технику для визуализации эффекта спин орбитальное сцепления в твердых.

Abstract

Цель настоящего Протокола заключается в настоящее время как для выполнения спин и угол решены фотоэлектронная спектроскопия, в сочетании с переменной поляризации 7-eV лазер (лазер SARPES) и продемонстрировать мощь этой техники для изучения физики твёрдого тела. Лазер-SARPES достигает две большие возможности. Во-первых путем изучения правило орбитальных выбора линейно поляризованных лазеров, орбитального селективного возбуждения может осуществляться в SAPRES эксперимент. Во-вторых техника может показать полную информацию вариации квантовой оси вращения в зависимости от поляризации света. Чтобы продемонстрировать силу сотрудничества этих возможностей в лазер SARPES, мы используем этот метод для исследования поверхности государств спин орбитальное сочетании Би2Se3. Эта техника позволяет разложить спин и орбитальных компонентов из спин орбитальное сочетании волновые. Кроме того как представитель преимущество использования обнаружения прямого отжима сотрудничал с переменной поляризации лазерного, техника однозначно визуализирует света поляризацией зависимость квантовой оси вращения в три измерения. Лазер-SARPES значительно увеличивает возможности фотоэмиссионный техники.

Introduction

Угол решена фотоэлектронная спектроскопия (ARPES) техника превратился в один из самых мощных инструментов для изучения структуры группы квазичастица в твердых1. Наиболее привлекательной особенностью ARPES является возможность для сопоставления группы характеризуют электронных состояний в энергии и импульса пространстве. Спин решена ARPES (SARPES), который оснащен здесь спин детекторы, например. Мотт детектор2,3, далее позволяет нам решить спин характер структуры наблюдаемых группы4. Так как Мотт детектор можно измерить спин с двумя осями (x и z, или y и z), сочетание двух Мотт детекторы далее позволяет получить спин ориентации в три измерения4,5 . На протяжении нескольких десятилетий, однако, SARPES экспериментов были страдали от их низкой эффективности (обычно 1/10000 по сравнению с показателем для измерения спин интегрированных ARPES)3,4,5,6 ,7, который ограничил, энергии и угловой резолюций. Недавно энергетическое разрешение SARPES было увеличено с высокоэффективными спин детектор на основе обмена рассеяния, так называемые очень низкой энергии дифракция электронов (VLEED) детектор7,8,9 ,10. С этот детектор значительно улучшилось качество данных и сократить время сбора данных. Недавно SARPES удалось значительно спин поляризованных электронного государства и особенно спин орбитальное муфта эффект в спин текстуры поверхности полосы7.

Здесь, мы используем SARPES измерений с переменной поляризации вакуума ультрафиолетовые лазерные свет (лазер SARPES) и продемонстрировать большие преимущества этой комбинированной техники. Через исследование о спин орбитальное сочетании поверхности государств в Bi2Se3мы представляем две возможности лазер SARPES. Во-первых, из-за правило орбитальных выбора линейно поляризованных лазеров в диполя переходного режима, p- и s-поляризованного света выборочно возбуждают частью Эйген волновые с различных орбитальных симметрии. Такие орбитального селективного возбуждения таким образом доступен в SARPES, а именно, орбитального селективного SARPES. Во-вторых трехмерные (3D) спин обнаружение в SARPES показывает направление оси квантовая спин и непосредственно отображает полную информацию о зависимости свет поляризации. В этом протоколе мы кратко опишем методологии выполнять эту технику-искусство лазер SARPES для изучения последствий сильного спин орбитальное сцепного устройства.

Наша система лазер SARPES расположен в Институте физики твердого тела, в университете Токио11. Схематический чертеж нашей машины лазерной SAPRES показан на рисунке 1. Поляризация переменная 7-eV лазерный свет12 освещает поверхности образца и фотоэлектронов выбрасываются из образца. Поляризации лазерного автоматически контролируется MgF2- основе λ/2 - и λ/4-волновые пластинки выборочно использовать линейной и круговой поляризации. Полусферическая электрона анализатор исправляет фотоэлектронов и анализирует их кинетическую энергию (EКин) и угол (θx и yθ). Фотоэлектронная интенсивности сопоставляются на EКин-θx экран контролируется ПЗС-камеры. Это изображение непосредственно преобразована в зонной структуры энергетики в взаимные пространстве.

Для измерения SARPES фотоэлектронов с конкретным угол и кинетической энергии, анализируются анализатором электрон руководствуются два спина детекторы VLEED-типа с 90-градусный фотоэлектронная дефлектор и фотоэлектронный лучи фокусируются на два различные цели пленок Fe(001) -p(1 × 1) расторгнут кислорода. Фотоэлектронов, отражение целей обнаруживаются в один канал обнаружения с помощью channeltron, помещены в каждом спина детектор. VLEED цели могут быть намагничены с Гельмгольц тип электрических катушек, которые аранжированы с ортогональными геометрии друг относительно друга. Направление замагничивания контролируется банком биполярного конденсатора. Двойной VLEED спина детекторы таким образом позволяют нам анализировать спин поляризация вектора фотоэлектронная в трех измерениях.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. образец крепления и монтажа

  1. Вырезать образцы одиночн кристалл Би2Se313 в приблизительный размер 1 × 1 × 0,5 мм3 и использования на основе ленты эпоксидный клей для держателя образца образца.
  2. Наклеить Скотч на поверхности образца.
    Примечание: Скотч используется для расщеплять образца в сверхвысоких вакуумной камере (СВВ) для получения атомарным образом чистой поверхности.
  3. Установить образец в образец журнала в замке нагрузки и запустить насос до тех пор, пока давление Блокировка нагрузки меньше, чем 1 × 10-5 ПА.

2. образец раскалывание

  1. Откройте клапан свв между Блокировка нагрузки и подготовка камеры свв.
  2. Переместите образец журнала от нагрузки рок Подготовка камеры с помощью линейных/Поворотные проходные, которая прилагается к камере блокировки загрузки.
  3. Забрать образец из образца журнала передачи стержнем, прилагается к камере подготовки.
  4. Положить обратно образец журнала в замке нагрузки и закрыть клапан свв.
  5. Подождите, пока давление Подготовка камеры ниже 5 × 10-7 ПА.
  6. Пил Скотч с помощью раскачиваться палку в зале подготовки и прилепится образца при условии свв.

3. пример передачи измерения позиции

  1. Передать образец свв измерительной камеры и исправить образца на главной сцене Гонио, отвертки, оборудованные измерительной камеры.
  2. Переместить Гонио стадии измерения позицию и использовать микрометр стадии, чтобы точно сместить образца на фокус спектрометра.

4. 7eV-лазерная установка

  1. Включите Лазер Nd:YVO4.
    Примечание: Лазер генерирует 355 Нм лазерного света с большим количеством второгодников 120 МГц.
  2. Откройте затвор лазерный луч и убедитесь, что лазер проходит через кристалл KBBF и второй гармонические волны 177 Нм (6.994 eV) генерируется.
  3. Оптимизируйте мощность 7eV-лазера, изменив мощности 355 Нм лазер с переменный аттенюатор.

5. ARPES сбора данных

  1. Откройте анализатор программного обеспечения управления на настольном компьютере.
    Примечание: Мы используем «SES программного обеспечения», которая является общая программа для контроля ScientaOmicron анализатор с дефлектором электрона.
  2. Выберите настройки... ниже последовательность в меню панели (рис. 2, шаг i.2-1).
  3. Выберите ARPES конфигурации (рис. 3, шаг i.3-1) и ARPES сопоставления в списке (рис. 3, шаг i.3-2) для выполнения поверхности Ферми сопоставления с фотоэлектронная дефлектор.
  4. Нажмите кнопку редактирования (рис. 3, шаг i.3-3) и настройте сопоставление поверхности Ферми, начиная от-12 ° до 12 ° угол θy с шагом размером 0,5 ° (рис. 3, шаг i.3-4).
    Примечание: Анализатор полусферические с дефлектором электрона позволяет нам карту поверхности Ферми без вращения образца.
  5. Нажмите кнопку запуска (Рисунок 2, шаг i.2-3).

6. SARPES сбора данных

  1. Вручную измените настройки машины для SARPES измерения, включая анализатор входной щели и размер апертуры (рис. 1).
  2. Выберите настройки... ниже последовательность в меню панели (рис. 2, шаг i.2-2).
  3. Спиновые конфигурации (рис. 4, шаг i.4-1) и нормальный в списке (рис. 4, шаг i.4-2) и нажмите кнопку OK (Рисунок 4, шаг i.4-3).
  4. Выберите DA30 (рис. 5, шаг i.5-1) на панель меню и Управления тета... (Рис. 5, шаг i.5-2) чтобы открыть панель настройки для конфигурации DA30 угол (xθ, θy).
  5. Выберите угол (θx, θy) = (-6 °, 0 °) принять SARPES спектры (рис. 5, шаг i.5-3).
  6. Применить магнитного поля, контролируя биполярного конденсатора банк намагнитить VLEED цели в позитивном направлении вдоль оси конкретного (α: x, yили z).
    Примечание: В нашей системе, этот процесс может быть сделано посредством командной строки[Рисунок 6 ()].
  7. Нажмите запустить принять интенсивность спектра (рис. 2, шаг i.2-3).
  8. Примените магнитного поля намагнитить VLEED цели в отрицательном направлении вдоль α и начать сканирование принять интенсивность спектра.
  9. Вычислите спин поляризации и спектры спин решена.

7. Проверка света поляризацией зависимость

  1. Изменение угла λ/2-фазовые точно контролируется шагового двигателя для настройки света поляризации 7 eV лазер.
    Примечание: В нашей системе, этот процесс может быть сделано посредством командной строки [Рисунок 6 (b)].
  2. Возьмите спина решена спектры для осей x, y и z .
  3. Сканировать спектры спин решен как функция поляризации света с различными половину фазовые угол от 0° до 102° с размер шага 3 °.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Прежде чем начинать эксперименты SARPES, k позиций необходимо точно определить за спин решена спектра с помощью высокой статистика спин интегрированных ARPES результаты с высокой энергии - и угловых резолюций (протокол 5.1-5.5). Это проявляется в рисунке 7 где представлены результаты ARPES для Bi2Se3 одного кристалла. Этот материал известен как прототипы Топологический изолятор с вращательно поляризованный поверхности государства14,15. Карты группы ARPES четко устраняет очень крутой рассеивания энергии Дирака конус как двумерной поверхности государства16. ARPES результаты подтверждают высокое качество сколотого поверхности и ориентации образца. От энергии и импульса информации Группа карты и картирования поверхности Ферми теперь можно выбрать конкретные угол для SARPES эксперимент.

Рисунок 8 (a) соответствует кривые распределения энергии (ЭЭС) для различных намагничивания направление (+My и -My) на (xθ, θy) = (-6 °, 0 °) -kF поверхность полоса, соответствующий разрез вдоль пунктирной линии, показано на рисунке 7. Из данных спин решена ЭЭС можно получить в следующем. Во-первых спина поляризации (Py) оценивается с помощью этого отношения:

Equation 1

где α решена оси (x, y и z), и это, я+M α (яМ α) фотоэлектронная интенсивности для +M α (-M- α), и S EFF является функция Шермана, которая является обычно 0,311. Полученная кривая Py показано на рисунке 8 (b). Спин решена спектры для раскрутки (Equation 2) и спин вниз (Equation 3) Затем получаются путем:

Equation 4

Результирующая спин решена спектров приведены в Рисунок 8(c).

Двойной VLEED спина детекторы позволяют нам получить 3D спин резолюции вдоль осей x, y и z . Это проявляется в рисунке 9() где спин решена спектры с использованием p-поляризации set-up и соответствующие спин поляризации (Px, y P и P-z) показано. Четкий пик вблизи энергии Ферми присваивается состояние поверхности Би2Se3. Данные Py представляет полностью спин поляризованных ~ 100%, в то время как другие компоненты, Px и Pz, ничтожно малы. 3D спин решена спектры таким образом проиллюстрировать оси квантовая спин состояния поверхности, фиксированной вдоль y, которая согласуется с группы расчетов16,17,18.

Затем, мы ориентируемся на орбитального селективного возбуждения p- и s-поляризованный лазерный. В общем под сильным спин орбита муфты, различных орбитальных симметрии смешивается с противоположной спиноров в одном базисности17,18. В нашей экспериментальной геометрии, p-поляризованные (s-поляризованных) свет чувствителен к px и p-z (py) орбитальных компоненты в спин орбитальное сочетании стереографическую (врезные в Рисунок 9). Таким образом, через спин орбитальное муфты, орбитально Селективный лазер SARPES должны обнаружить противоположной спин поляризации p- и s-поляризация. Действительно это проявляется в рисунке 9() и 9. Мы четко наблюдать значительные поляризации света зависимость Py непосредственно отображение спин орбитальное муфта эффект в состояния поверхности17,18.

Кроме того, лазер SARPES предоставляет для дальнейшего изучения эволюции линейной поляризации Px, y P и Pz даже с наклонной света поляризации между p- и s-поляризации 19. как показано на рисунке 10(), лазер SARPES с 3D спин обнаружения отображает Px, y P и Pz 0,025 эВ binding энергия как функция Линейный поляризаций. Здесь результат содержит 102 точек данных, который был приобретен в течение 6 ч. Зависимость поляризации Py легко объясняется тем, что положительные и отрицательные Py фотоэлектронов возбужденных p- и s-отменить компонентов прикладной лазера. Однако это не может объяснить эволюцию Px и P-z. Чтобы полностью описать этот результат, необходимо рассмотреть процесс последовательной спина в фотоэмиссионный приводится на рисунке 10(b). Если линейная поляризация одновременно возбуждает раскрутки и спин вниз государства, эти два основания квантовой спин когерентно наложенного в состоянии фотоэлектронная, что приводит к спин поворот. В самом деле, отображаемых поляризацией зависимость также приводится модель расчета с учетом последовательного вмешательства между спин up и спин down возбуждается p- и s-поляризаций19. Аналогичный эффект спин альтернативно наблюдением 3D SARPES с синхротронного излучения20,21.

Figure 1
Рисунок 1: схема, чертеж систем обнаружения лазерного SARPES. Два VLEED спин детекторы договорился с ортогональными геометрии связаны с полусферической фотоэлектронная анализатор. Эта цифра была изменена с Яджи, K. et al. 11. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: скриншоты анализатора управления программного обеспечения. Шаги i.2-1 i.2-3 показывают, как запустить для выбора режима обнаружения (ARPES или SARPES) и принимая данные. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: скриншоты из элемента управления панель для выбора режим обнаружения. Шаги i.3-1 до i.3 4 показывают как начать картирование поверхности Ферми. Если Редактирование кнопка нажата (шаг i.3-3), Новая группа будет всплывающее для определения свойств отображения (шаг i.3-4).

Figure 4
Рисунок 4: скриншоты из элемента управления панель для выбора режим обнаружения. Шаги i.4-1 i.4-3 показывают, как запустить режим SARPES. Если регион спин является выбранный (шаг i.4-1) и нижней ОК нажата (шаг i.4-3), группа будет закрыт и весь анализатор установки станет SARPES режим.

Figure 5
Рисунок 5: скриншоты панели управления дефлектором электрон. Шаги i.5-1 i.5-3 показывают, как управлять фотоэлектронная дефлектор. Область управления тета... , если нажата (шаг i.5-2) новая группа хлопнет вверх для определения свойств фотоэлектронная дефлектор (шаг i.5-3). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6: скриншоты панелей для магнитного поля закрутка целей и поляризации света. Эти свойства управляются с командные строки в нашей системе. () команда для управления магнитного поля для целей спина: «spin_coil.exe + X» соответствует «имя файла приложения», «направления поля, + или -» и «оси, x, y или z». (B команды для управления поляризации света: «wave_plate.exe 180» соответствует «имя файла приложения» и «угол λ/2-waveplate».

Figure 7
Рисунок 7: Картирование поверхности Ферми и сопоставление группы E-k Bi2Se3 поверхности состояние с помощью ARPES. Прерывистая линия указывает позицию k за спин решена спектры, показано на рисунке 8 и 9 рис. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 8
Рисунок 8: Решена спин и угол поверхности группы спектры Би2Se3. a энергетика кривые распределения (ЭЭС) измеряется для различных намагниченности направления +My и -My на фиксированный угол, соответствующий срезе пунктирная линия на рисунке 7. (b) спина поляризаций как функция привязки энергии, получаемой из анализа спин решена. (c результирующий ЭЭС для раскрутки (красный треугольник) и спин вниз (синий треугольник) каналов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 9
Рисунок 9: p- и s-поляризация зависимость фотоэлектронная спина от состояния поверхности Би2Se3. (а) и (b) 3D спин решена спектры дляx, y и z оси и соответствующего спин поляризаций (Px, y P и Pz) как функцию привязки энергии, получаемой от p- и s -поляризации на фиксированный угол, соответствующий срезе пунктирная линия на рисунке 7. Инкрустация, экспериментальный конфигураций для p- и s-показаны поляризаций. Эта цифра была изменена с K. Курода и др. 19. p- (s-) поляризации селективно возбуждает px и p-z (py) как орбитальных стереографическую. Px и p-z (py) государства связаны с +y закрутки (закруткаy −) в спин орбитальное сочетании состояния поверхности16,17. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 10
Рисунок 10: эффект трехмерного вращения поляризации индуцированных линейно поляризованного света. () Участки Px,y,z Bi2Se3 поверхности государства в отношении применяемых линейно поляризованных лазера. В врезные применяемым электрическим полем лазера, проецируется на плоскости x-z отображается. Общая точек данных были взяты в течение 6 ч. Эта цифра была изменена с Курода, K. et al. 19. (b) визуализировать 3D спин поворот благодаря вмешательству спин up и down спина спина. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ARPES и SARPES методы обычно используются для изучения структуры зонная через группу картирования и спин обнаружения1,2. Помимо этих общих преимуществ, показано выше лазер SARPES на основании правила орбитальных выбора в оптических диполя возбуждения могут быть использованы как Роман технику для визуализации спин орбитальное муфта эффект в стереографическую и квантовая спин вмешательства . Как показано на рисунке 9 и 10, поляризации лазерного могут быть легко манипулировать просто волновые пластинки, чтобы наклон линейной поляризации между p- и s-поляризаций19. В принципе можно получить и используется в лазер SAPRES круговой и эллиптической даже поляризованного света. Это разнообразие перестраиваемый поляризации вряд ли полученные в обычных источник света как благородный газ discharge светильник и синхротронного излучения. Таким образом сочетание переменной поляризации лазерного и SARPES с 3D спин резолюции резко повышает возможности фотоэмиссионный техники.

Для выполнения лазер SARPES в лучших условиях, одно всегда должна быть осторожным космос поручите эффект12, который обычно расширяет энергия фотоэлектронов благодаря отталкивание кулона в пакете плотной электрона, излучаемый лазером высокой интенсивности. Если эта проблема появляется, необходимо оптимизировать мощность лазера 7-eV (шаг 4.3). Во-вторых, если интенсивность фотоэлектронная из образцов бедных, анализатор входной щели, и отверстие должно быть открытым (шаг 6.1), однако, в этом случае приносится энергии резолюции. Таким образом необходимо тщательно выбрать экспериментальная установка подогнать лазер SARPES экспериментов.

Основной недостаток по сравнению с стандартным фотоэмиссионный технику с синхротронного излучения лазера SARPES является в лазер SAPRES энергии фотона лазерного как правило не перестраиваемый. В технике фотоэмиссионный перестраиваемый Фотон необходимо зонд kz дисперсии и идентифицирует 3D основная группа структур и плоской поверхности государства1. Кроме того Энергия фотона 7 eV, используемые в этой бумаге может сканировать области малых k по сравнению с более высокой энергией фотонов. Таким образом лазер SARPES скорее всего ограничен в исследования двумерной поверхности государств вокруг центра зоны Бриллюэна.

Следует, однако, отметить, что мощность лазера SARPES техники могут широко применяться для спин орбитальное сочетании государств. Недавно, с использованием протокола, описанные в этом документе, мы далее показали сильный спин орбитальное эффект сцепления и его значительные k-зависимость в Bi тонкопленочных22 и BiAg2/Ag(111) поверхности сплава23. Кроме того стоит отметить, что эффективная техника SARPES только начинает развиваться и постепенно становится стандартным Экспериментальная техника. Протокол призван помочь исследователям использовать SARPES и понять подготовленные данные.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют, что они не имеют никаких финансовых интересов.

Acknowledgments

Мы благодарим A. M. Накаяма, S. Тоёхиса, Фукусима и Y. Ishida для поддерживает для экспериментальной установки. Мы с благодарностью признаем, финансирование от JSP-страницы Grantin-помощь для научных исследований (B) через проект № 26287061 и для молодых ученых (B) через проект № 15K 17675. Эта работа была также поддержана МПКСНТ Японии (инновационные области «топологических материаловедения,» Грант № 16 H 00979) и JSP-страницы KAKENHI (Грант № 16 H 02209)

Materials

Name Company Catalog Number Comments
DA30-L hemispherical analyzer ScientaOmicron http://www.scientaomicron.com/en/products/353/1170
Silver-based epoxy Epoxy Technology H20E
Sctoch tape 3M 801-1-18C
UHV valve VAT 01034-KE01
linear/rotary feedthrough Ferrovac MD40
transfer rod UHV design PP series
wobble stick Ferrovac WM40
Paladin compact 355 Coherent
half waveplate Kogakugiken order made
Bipolar condenser bank Tsuji electronics

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Damascelli, A., Hussain, Z., Shen, Z. -X. Angle-resolved photoemission studies of the cuprate superconductors. Rev. Mod. Phys. 75 (2), 473-541 (2003).
  2. 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).
  3. Qiao, S., Kimura, A., Harasawa, A., Sawada, M., Chung, J. -G., Kakizaki, A. A new compact electron spin polarimeter with a high efficiency. Rev. Sci. Instrum. 68 (12), 4390-4395 (1997).
  4. Dil, J. H. Spin and angle resolved photoemission on non-magnetic low-dimensional systems. J. Phys. Condens. Matter. 21 (40), 403001 (2009).
  5. Hoesch, M., et al. Spin-polarized Fermi surface mapping. J. Electron Spectrosc. 124 (2), 263-279 (2002).
  6. Souma, S., Takayama, S., Sugawara, K., Sato, T., Takahashi, T. Ultrahigh-resolution spin-resolved photoemission spectrometer with a mini Mott detector. Rev. Sci. Instrum. 81 (9), 096101 (2010).
  7. Okuda, T., Kimura, A. Spin- and angle-resolved photoemission of strongly spin-orbit coupled systems. J. Phys. Soc. Jpn. 82 (2), 021002 (2013).
  8. Okuda, T., et al. A new spin-polarized photoemission spectrometer with very high efficiency and energy resolution. Rev. Sci. Instrum. 79 (12), 123117 (2008).
  9. Jozwiak, C., et al. A high-efficiency spin-resolved photoemission spectrometer combining time-of-flight spectroscopy with exchange-scattering polarimetry. Rev. Sci. Instrum. 81 (5), 053904 (2010).
  10. Okuda, T., et al. Efficient spin resolved spectroscopy observation machine at Hiroshima Synchrotron Radiation Center. Rev. Sci. Instrum. 82 (10), 103302 (2011).
  11. Yaji, K., et al. High-resolution three-dimensional spin- and angle-resolved photoelectron spectrometer using vacuum ultraviolet laser light. Rev. Sci. Instrum. 87 (5), 053111 (2016).
  12. Shimojima, T., Okazaki, K., Shin, S. Low-temperature and high-energy-resolution laser photoemission spectroscopy. J. Phys. Soc. Jpn. 84 (7), 072001 (2015).
  13. Augustine, S., Mathai, E. Growth, morphology, and microindentation analysis of Bi2Se3, Bi1.8In0.2Se3, and Bi2Se2.8Te0.2 single crystals. Mater. Res. Bull. 36 (13), 2251-2261 (2001).
  14. Hasan, M. Z., Kane, C. L. Colloquium: Topological insulators. Rev. Mod. Phys. 82 (4), 3045-3067 (2010).
  15. Ando, Y. Topological insulator materials. J. Phys. Soc. Jpn. 82 (10), 102011 (2013).
  16. Zhang, H., Liu, C. -X., Qi, X. -L., Dai, X., Fang, Z., Zhang, S. -C. Topological insulators in Bi2Se3, Bi2Te3 and Sb2Te3 with a single Dirac cone on the surface. Nature Phys. 5 (6), 438-442 (2009).
  17. Cao, Y., et al. Mapping the orbital wavefunction of the surface states in three-dimensional topological insulators. Nature Phys. 9 (8), 499-504 (2013).
  18. Zhang, H., Liu, C. -X., Zhang, S. -C. Spin-orbital texture in topological insulators. Phys. Rev. Lett. 111 (6), 066801 (2013).
  19. Kuroda, K., et al. Coherent control over three-dimensional spin-polarization for the spin-orbit coupled surface state of Bi2Se3. Phys. Rev. B. 94 (16), 165162 (2016).
  20. Meier, F., et al. Interference of spin states in photoemission from Sb/Ag(111) surface alloys. J Phys-Condens Mat. 23 (7), URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-8984/23/7/072207/meta 072207 (2011).
  21. Dil, J. H., Meier, F., Osterwalder, J. Rashba-type spin splitting and spin interference of the Cu(111) surface state at room temperature. J Electron Spectrosc. 201, 42-46 (2015).
  22. Yaji, K., et al. Spin-dependent quantum interference in photoemission process from spin-orbit coupled states. Nature Commun. 8, 14588 (2017).
  23. Noguchi, R., et al. Direct mapping of spin and orbital entangled wave functions under interband spin-orbit coupling of giant Rashba spin-split surface states. Phys. Rev. B. 95 (6), 04111(R) (2017).

Tags

Инжиниринг выпуск 136 физика твердого тела зонной структуры твердых тел спин орбитальное сцепления спина поляризации поверхности государств фотоэлектронная спин детектор лазерная
Экспериментальные методы для спина и угол решены фотоэлектронная спектроскопия, в сочетании с переменной поляризации лазерного
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kuroda, K., Yaji, K., Harasawa, A.,More

Kuroda, K., Yaji, K., Harasawa, A., Noguchi, R., Kondo, T., Komori, F., Shin, S. Experimental Methods for Spin- and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy Combined with Polarization-Variable Laser. J. Vis. Exp. (136), e57090, doi:10.3791/57090 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter