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Métodos experimentais para a rotação e ângulo-resolvido por espectroscopia de Fotoemissão combinada com Laser de polarização-variável

Published: June 28, 2018 doi: 10.3791/57090
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1Institute for Solid State Physics, University of Tokyo

Summary

Aqui, nós combinamos polarização variável 7-eV do laser com rotação e ângulo-resolvido por técnica de Fotoemissão para visualizar o efeito do acoplamento spin-orbital em Estados sólidos.

Abstract

O objetivo do presente protocolo é apresentar como realizar rotação e ângulo-resolvido por espectroscopia de Fotoemissão combinada com polarização variável 7-eV laser (laser-SARPES), e demonstrar um poder dessa técnica para estudar a física do estado sólido. Laser-SARPES atinge dois grandes capacidades. Em primeiro lugar, examinando a regra de seleção orbital de lasers polarizadas linearmente, excitação seletiva orbital pode ser realizada no experimento SAPRES. Em segundo lugar, a técnica pode mostrar informações completas de uma variação do eixo de rotação quântica em função da polarização da luz. Para demonstrar o poder da colaboração destas capacidades em laser-SARPES, podemos aplicar esta técnica para as investigações de Estados de superfície órbita juntamente de Bi2Se3. Esta técnica permite decompor componentes de rotação e orbital de comprimentos a órbita acoplado. Além disso, como uma representante vantagem de usar a deteção de rotação direta colaborou com o laser de polarização variável, a técnica inequivocamente visualiza a dependência de polarização de luz do eixo de rotação quântica em três dimensões. Laser-SARPES aumenta drasticamente a capacidade da técnica de Fotoemissão.

Introduction

Técnica de espectroscopia (ARPES) Fotoemissão ângulo-resolvido se tornou uma da mais poderosa ferramenta para investigar as estruturas de banda Quasipartícula em Estados sólidos1. A maioria de característica marcante da ARPES é a capacidade para mapeamento de banda caracterizar Estados eletrônicos no espaço energia e momentum. Resolvido por rotação ARPES (SARPES), que aqui é equipado com detectores de rotação, por exemplo. Mott detector2,3, ainda mais nos permite resolver o personagem de rotação da banda observadas estruturas4. Desde que o detector de Mott pode medir o spin com dois eixos (x e z, ou y e z), a combinação dos dois detectores Mott ainda permite obter a orientação de rotação em três dimensões4,5 . Há várias décadas, no entanto, as experiências SARPES foram sofria de sua baixa eficiência (tipicamente 1/10000 comparado para medição de ARPES rotação integrada)3,4,5,6 ,7, que limitou a energia e a resolução angular. Recentemente, a resolução de energia de SARPES foi aumentada com um detector de rotação de alta eficiência com base na dispersão de troca, o so-called muito-baixa energia elétron-difração (VLEED) detector7,8,9 ,10. Com este detector, foi significativamente melhorada a qualidade de dados e o tempo de aquisição de dados foi reduzido. Recentemente, a SARPES conseguiu grandemente para resolver Estados eletrônicos spin-polarizada e particularmente órbita acoplamento efeito resulta na textura da superfície bandas7rotação.

Aqui, nós empregamos SARPES medições com uma ultravioleta de vácuo de polarização variável (laser-SARPES) a luz do laser e demonstrar as grandes vantagens desta técnica combinada. Através da investigação sobre os Estados de superfície órbita acoplado em Bi2Se3, apresentamos dois recursos do laser-SARPES. Em primeiro lugar, devido a regra de seleção orbital de lasers polarizadas linearmente em regime de transição do dipolo, p- e s-luzes polarizadas excitam seletivamente uma parte de eigen-comprimentos com simetria orbital diferente. Tal uma excitação seletiva orbital é, assim, disponível em SARPES, ou seja, SARPES orbital-seletivo. Em segundo lugar, tridimensional (3D) rotação-deteção em SARPES mostra a direção do eixo de rotação quântica e diretamente exibe informações completas da dependência luz-polarização. Neste protocolo, descrevemos brevemente uma metodologia para realizar esta técnica de estado-da-arte do laser-SARPES para estudar os efeitos de acoplamento spin-órbita forte.

Nosso sistema de laser-SARPES situa-se o Instituto de física do estado sólido, a Universidade de Tóquio,11. O desenho esquemático de nossa máquina de laser-SAPRES é mostrado na Figura 1. A luz do laser de 7-eV de polarização variável12 ilumina a superfície da amostra e os photoelectrons são emitidos a partir da amostra. A polarização do laser é controlada automaticamente por MgF2- baseado de λ/2 - e λ/4-waveplates usar seletivamente polarizações lineares e circulares. Um analisador de elétrons hemisférica corrige os photoelectrons e analisa a sua energia cinética (Eparentes) e o ângulo de emissão (θx e θy). As intensidades de fotoelétron são mapeadas no Eparentes-θx tela monitorizada por uma câmera CCD. Esta imagem é diretamente transformada na estrutura de banda de energia no espaço recíproco.

Para medição de SARPES, os photoelectrons com um ângulo de emissão específicos e analisados pelo analisador do elétron de energia cinética são guiados para dois detectores de rotação VLEED-tipo com um defletor de fotoelétron de 90 graus e os feixes de fotoelétron concentram-se em dois diferentes alvos de Fe(001) -p(1 × 1) filmes denunciados por oxigênio. Os photoelectrons refletidas pelos alvos são detectados na deteção de canal único usando um channeltron colocado em cada detector de rotação. As metas VLEED podem ser magnetizadas com bobinas de Helmholtz-tipo elétricas que estão dispostas com geometria ortogonal em relação uns aos outros. A direção de magnetização é controlada pelo banco condensador bipolar. Os detectores de duplas rotação VLEED, assim, nos permitem analisar o vetor de rotação-polarização do fotoelétron em três dimensões.

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Protocol

1. montagem e instalação da amostra

  1. Cortar as amostras do único-cristal de Bi2Se313 em um tamanho aproximado de 1 × 1 × 0.5 mm3 e uso Fractius com base em epóxi para colar a amostra para o titular da amostra.
  2. Cole a fita adesiva sobre a superfície da amostra.
    Nota: A fita adesiva é usada para decompor a amostra na câmara de (UHV) vácuo ultra alta para obter uma superfície limpa atomicamente.
  3. Instalar a amostra para a amostra revista na caixa de carga e ligue a bomba até que a pressão de fechamento da carga é inferior a 1 × 10-5 PA.

2. amostra clivagem

  1. Abra a válvula UHV entre o bloqueio de carga e a câmara de preparação de UHV.
  2. Mova a revista amostra da rocha carga para a câmara de preparação usando a passagem direta linear/rotativo que está ligada à câmara de bloqueio de carga.
  3. Pega a amostra da amostra revista pela haste de transferência anexada à câmara de preparação.
  4. Volte a colocar a amostra de revista para o bloqueio de carga e feche a válvula UHV.
  5. Espere até que a pressão da câmara de preparação é inferior a 5 × 10-7 PA.
  6. Descasque a fita adesiva usando vara de oscilação na câmara de preparação e cleave a amostra sob a condição UHV.

3. amostra transferência para a posição de medição

  1. Transferir a amostra para a câmara de medição UHV e corrigir a amostra para o gonio-palco principal pela chave de fenda equipado com câmara de medição.
  2. Mova o gonio-palco para a posição de medição e usar o palco do micrômetro para mover precisamente a posição de amostra para o foco do espectrómetro.

4. 7eV-laser Setup

  1. Ligue o laser YVO4.
    Nota: O laser gera 355 nm laser luz com uma taxa de repetência alta de 120 MHz.
  2. Abra o obturador do feixe de laser e certifique-se que o laser passa através do cristal KBBF e uma onda de segunda harmônica de 177 nm (6,994 eV) é gerado.
  3. Otimize a potência do laser-7eV alterando o poder do laser com o atenuador variável 355 nm.

5. ARPES aquisição de dados

  1. Abra o software de controle do analisador no computador desktop.
    Nota: Nós usamos o "software SES", que é um programa geral para o analisador de ScientaOmicron controlando com um defletor de elétron.
  2. Selecione Setup... abaixo sequência no menu bar (Figura 2, etapa i. 2-1).
  3. Escolha configuração ARPES (Figura 3, etapa i. 3-1) e Mapeamento de ARPES na lista (Figura 3, etapa i. 3-2) para realizar o mapeamento de superfície de Fermi com o defletor de fotoelétron.
  4. Clique em Editar (Figura 3, etapa i. 3-3) e configurar o mapeamento de superfície de Fermi variando de-12 ° a 12 ° de ângulo de emissão θy com tamanho de passo de 0,5 ° (Figura 3, etapa i. 3-4).
    Nota: O analisador hemisférica com um defletor de elétrons nos permite mapear a superfície de Fermi sem as rotações de amostra.
  5. Clique em executar (Figura 2, etapa i. 2-3).

6. SARPES aquisição de dados

  1. Altere manualmente a configuração de máquina para medição de SARPES incluindo a fenda de entrada do analisador e o tamanho de abertura (Figura 1).
  2. Selecione Setup... abaixo sequência no menu bar (Figura 2, etapa i. 2-2).
  3. Escolha girar configuração (Figura 4, etapa i. 4-1) e Normal na lista (Figura 4, etapa i. 4-2) e clique em Okey (Figura 4, etapa i. 4-3).
  4. Selecione DA30 (Figura 5, etapa i. 5-1) na barra de menu e Controle Theta... (Figura 5, etapa i. 5-2) para abrir o painel de configuração para a configuração de ângulo (θx, θy) DA30.
  5. Escolher o ângulo de emissão (θx, θy) = (-6 °, 0 °) para levar os espectros SARPES (Figura 5, etapa i. 5-3).
  6. Aplicar o campo magnético, controlando o banco de condensador bipolar para magnetizar o alvo VLEED no sentido positivo ao longo do eixo específico (α: x, you z).
    Nota: Em nosso sistema, este processo pode ser feito através do prompt de comando [Figura 6 (a)].
  7. Clique em executar para levar o espectro de intensidade (Figura 2, etapa i. 2-3).
  8. Aplicar-se o campo magnético para magnetizar o alvo VLEED no sentido negativo junto α e começar a varredura para levar o espectro de intensidade.
  9. Calcule a rotação-polarização e espectros de rotação-resolvido.

7. verificação da dependência de polarização de luz

  1. Mude o ângulo de λ/2-waveplate, precisamente controlado pelo motor de passo a passo para ajustar a polarização de luz do laser eV-7.
    Nota: Em nosso sistema, este processo pode ser feito através do prompt de comando [Figura 6 (b)].
  2. Leve os espectros de rotação-resolvido para os eixos x, y e z .
  3. Digitalizar os espectros resolvido por rotação em função da polarização luz com variação do ângulo de waveplate meio de 0° a 102° com tamanho de passo de 3°.

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Representative Results

Antes de iniciar as experiências SARPES, k posições precisam ser determinado com precisão para a tomada de espectro de rotação-resolvido usando resultados ARPES estatística alta rotação integrada com alta energia e angular-resolução (protocolo 5.1-5.5). Isso é demonstrado na Figura 7 , onde são apresentados os resultados ARPES para um Bi2cristal único de Se3 . Este material é conhecido como um isolador topológico prototípico com Estados de superfície spin-polarizada14,15. O mapa de banda ARPES resolve claramente a dispersão de energia de Dirac-cone-como muito íngreme do estado de superfície bidimensional16. Os resultados ARPES confirmam a alta qualidade da superfície clivada e a orientação da amostra. Partir de energia e momentum informações do mapa a banda e o mapeamento de superfície de Fermi, agora pode-se escolher o ângulo de emissão específica para SARPES experiência.

Figura 8 (a) representa as curvas de distribuição de energia (CDE) paradiferentes magnetização direção (+ My e -My) tomadas (θx, θy) = (-6 °, 0 °) da -kF do banda de superfície, correspondente ao corte ao longo da linha tracejada mostrada na Figura 7. A partir dos dados, o CDE resolvido por rotação pode ser obtida no seguinte. Em primeiro lugar, a polarização de spin (Py) é estimada usando esta relação:

Equation 1

onde α é o eixo resolvido (x, y e z), e eu+M α (eu–M α) é a intensidade de fotoelétron para +M α (-M α), e S FEP é a função de Sherman, que é tipicamente 0,311. O obtidos Py curva é mostrada na Figura 8 (b). Os espectros de rotação-resolvido para spin-up (Equation 2) e desativação (Equation 3) são então obtidos por:

Equation 4

O resultante girar-resolvido espectros são mostrados em Figura 8(c).

Os detectores de duplas rotação VLEED nos permitem obter rotação 3D-resolução ao longo de eixos x, y e z . Isso é demonstrado na Figura 9(a) onde os espectros de rotação-resolvido usando p-instalação de polarização e a polarização de rotação correspondente (Px, Py e Pz) são mostrado. O pico claro perto a energia de Fermi é atribuído ao estado de superfície do Bi2Se3. Os dados representam que Py é totalmente spin-polarizada ~ 100%, enquanto os outros componentes, P,x e Pz, são insignificante pequenos. O 3D spin-resolvido espectros assim ilustram o eixo de rotação quântica do estado de superfície fixado ao longo de y, que é consistente com a banda cálculos16,17,18.

Em seguida, focalizamos a excitação seletiva orbital de p- e s-laser polarizada. Em geral, sob forte órbita acoplamento, simetria orbital diferente é misturada com spinor oposta em um único polinómio característico17,18. Em nossa geometria experimental, p-polarizado (s-polarizado) luz é sensível a px e pz (py) componentes orbitais na spin-órbita acoplado a função de onda (baixo-relevo em Figura 9). Desse modo, através do acoplamento spin-orbital, orbital-seletiva do laser-SARPES deve detectar a rotação oposta-polarização para p- e s-polarização. Na verdade, isso é demonstrado na Figura 9(a) e alínea b 9. Observamos claramente a dependência de polarização de luz significativa de Py exibindo diretamente o efeito do acoplamento spin-órbita na superfície estado17,18.

Além disso, o laser-SARPES oferece investigar a evolução de polarização linear de Px, P,y Pz mesmo com polarização de luz inclinada entre p- e s-as polarizações 19. como mostrado na Figura 10(a), laser-SARPES com deteção de rotação 3D exibe Px, Py e Pz em 0,025 eV da energia de ligação em função da linear-as polarizações. Aqui, o resultado contém 102 pontos de dados, que foi adquirida em 6 h. A dependência de polarização da Py é facilmente explicada pelo fato que os positivos e negativos Py das photoelectrons animado por p- e s-componentes do laser aplicado cancelar para fora. No entanto, isso não pode explicar a evolução de Px e Pz. Para descrever completamente este resultado, é necessário considerar o processo de rotação coerente na Fotoemissão como resumidos na Figura 10(b). Se a polarização linear simultaneamente excita Estados de spin-up e desativação, estas duas bases de spin e quântica são coerentemente sobrepostas em um estado de fotoelétron, resultando na rotação rotação. Na verdade, a dependência de polarização exibido é bem reproduzida pelo cálculo modelo com uma consideração de interferência coerente entre giro e desativação animado por p- e s-polarizações19. O efeito de rotação semelhante tem sido observado como alternativa por 3D SARPES com radiação síncrotron20,21.

Figure 1
Figura 1: esquemático desenho dos sistemas de detecção de laser-SARPES. Dois VLEED girar-detectores, dispostas com geometria ortogonal são conectados ao analisador fotoelétron hemisférica. Esta figura foi modificada de Yaji, K. et al. 11. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2: Screenshots do analisador controlar software. Etapas i. 2-1 para i. 2-3 mostram como começar para selecionar o modo de detecção (ARPES ou SARPES) e a tomada de dados. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3: Screenshots do controle do painel para escolher o modo de detecção. Etapas i. 3-1 para i. 3-4 mostram como iniciar o mapeamento de superfície de Fermi. Se o botão Editar é pressionado (etapa i. 3-3), o novo painel irá aparecer para definir as propriedades do mapeamento (etapa i. 3-4).

Figure 4
Figura 4: Screenshots do controle do painel para escolher o modo de detecção. Etapas i. 4-1 para i. 4-3 mostram como iniciar o modo SARPES. Se a região de spin é selecionado (passo i. 4-1) e o fundo Okey é pressionado (etapa i. 4-3), o painel irá fechar e configuração do analisador toda girará para ser o modo SARPES.

Figure 5
Figura 5: Screenshots do painel de controle do defletor de elétron. Etapas i. 5-1 para i. 5-3 mostram como controlar o defletor de fotoelétron. Se a região de controle theta... é pressionado (etapa i. 5-2), o novo painel irá aparecer para definir as propriedades do deflector fotoelétron (etapa i. 5-3). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 6
Figura 6: Screenshots dos painéis para o campo magnético de rotação alvos e polarização luz. Essas propriedades são controladas por linhas de comando em nosso sistema. (a) o comando para controlar o campo magnético para alvos de rotação: "spin_coil.exe + X" corresponde "ao nome do arquivo do aplicativo", "a direção do campo, + ou -" e "o eixo, x, y ou z". (B) o comando para controlar a polarização da luz: "wave_plate.exe 180" corresponde "ao nome do arquivo do aplicativo" e "o ângulo de /2-waveplate a λ".

Figure 7
Figura 7: Mapeamento de superfície de Fermi e mapeamento de banda de E-k de Bi2Se3 superfície estado usando ARPES. A linha de traço indica posição k por ter resolvido por rotação espectros, mostrados na Figura 8 e Figura 9. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 8
Figura 8: Rotação e ângulo-resolvido por superfície espectros de banda de Bi2Se3. curvas de distribuição de energia (CDE) medido para direções de magnetização diferentes +My e -My em um ângulo de emissão fixa correspondente para o corte de linha tracejado na Figura 7. (b) girar as polarizações em função da energia de ligação, obtida a partir da análise de rotação-resolvido. (c) o CDE resultante para spin-up (triângulos vermelhos) e canais de desativação (triângulos azuis). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 9
Figura 9: p- e s-dependência de polarização de spin de fotoelétron do estado de superfície de Bi2Se3. (a) e (b) 3D espectros resolvido por rotaçãox, y e z eixos de e as correspondente rotação polarizações (Px, Py e Pz) como uma função de ligação de energia obtida por p- e s -as polarizações em um ângulo de emissão fixa correspondente para o corte de linha tracejado na Figura 7. Nas configurações de inserir, experimentais para p- e s-polarizações são mostradas. Esta figura foi modificada de Kuroda K. et al. 19. a p- (s) - polarização seletivamente excita px e pz (py) como função de onda orbital. O px e pz (py) Estados são acoplados a +y rotação (rotação −y ) na spin-orbital acoplado superfície estado16,17. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 10
Figura 10: efeito de rotação tridimensional polarização induzida por luz polarizada linearmente. (a) As parcelas de Px,y,z do Bi2estado superfície de Se3 no que diz respeito a aplicada linearmente polarizado do laser. O baixo-relevo, é mostrado o campo elétrico aplicado do laser projetada no plano x-z . Os pontos de dados global foram tirados dentro de 6 h. Esta figura foi modificada de Kuroda, K. et al. 19. (b) visualizado rotação rotação 3D, devido à interferência de spin spin-up e spin-down. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

Técnicas de ARPES e SARPES têm sido comumente utilizadas para estudar estruturas banda eletrônica através do mapeamento de banda e rotação-deteção1,2. Além dessas vantagens gerais mostradas acima, com base na regra de seleção orbital na excitação de dipolo óptica laser-SARPES podem ser empregadas como uma técnica nova para poder visualizar o efeito do acoplamento spin-orbital na interferência de rotação a função de onda e quântica . Conforme demonstrado na Figura 9 e 10, a polarização do laser pode ser facilmente manipulada apenas por waveplates para inclinado polarizações lineares entre p- e s-polarizações19. Em princípio, luzes polarizadas circulares e nem elípticas podem ser obtidas e utilizadas em laser-SAPRES. Esta variedade de polarização ajustável é dificilmente obtida em fonte de luz convencional como a lâmpada de descarga de gás nobre e radiação síncrotron. Portanto, uma combinação de laser de polarização variável e SARPES com rotação 3D-resolução aumenta drasticamente a capacidade da técnica de Fotoemissão.

Para executar sob as melhores condições do laser-SARPES, um deve ser sempre cuidadoso sobre carga de espaço efeito12, que geralmente amplia a energia dos photoelectrons devido a repulsão de Coulomb em um pacote de elétron denso emitido pelo laser de alta intensidade. Se este problema aparece, é preciso otimizar o poder do laser 7-eV (etapa 4.3). Em segundo lugar, se a intensidade de fotoelétron de amostras é pobre, a entrada do analisador corta, e a abertura deve ser aberto (etapa 6.1), no entanto, a resolução de energia é sacrificada neste caso. Portanto, é preciso selecionar cuidadosamente a montagem experimental para caber as experiências do laser-SARPES.

A principal desvantagem do laser-SARPES em comparação com a técnica padrão Fotoemissão com radiação síncrotron é que em laser-SAPRES a energia do fóton de laser geralmente não é ajustável. Na técnica de Fotoemissão, o fóton ajustável é necessário sonda kz dispersão e identifica as estruturas de banda 3D em massa e superfície bidimensional afirma1. Além disso, a energia do fóton de 7 eV usada neste trabalho pode fazer a varredura de área pequena k comparada com maior energia do fóton. Portanto, laser-SARPES provavelmente é restrito para as investigações de Estados de superfície bidimensionais em torno do centro da zona de Brillouin.

No entanto, deve notar-se que o poder da técnica do laser-SARPES pode ser amplamente aplicado para Estados de spin-órbita acoplado. Recentemente, usando o protocolo descrito dentro deste papel, temos mais que revelou efeito do acoplamento spin-órbita forte e sua significativa k-dependência em Bi película fina22 e BiAg2de superfície da liga de /Ag(111)23. Além disso, é interessante notar que a alta eficiência técnica SARPES está apenas começando a desenvolver e gradualmente se torna uma norma técnica experimental. O protocolo destina-se a ajudar os pesquisadores a usar SARPES e entender os dados produzidos.

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Disclosures

Os autores declaram que eles têm não tem interesses financeiro concorrente.

Acknowledgments

Agradecemos a Nakayama M., S. Toyohisa, r. Fukushima e Y. Ishida para oferece suporte para a instalação experimental. Reconhecemos, com gratidão, financiamento de JSPS Grantin-auxílio para pesquisa científica (B) através do projeto n. º 26287061 e para jovens cientistas (B) através do projeto n. º 15K 17675. Este trabalho também foi apoiado pelo MEXT do Japão (área inovadora "topológico ciência dos materiais," conceder n ° 16 H 00979) e JSPS KAKENHI (Grant no. 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

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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).

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