Здесь мы сочетаем поляризации переменная 7-eV лазер с решен спин и угол фотоэмиссионный технику для визуализации эффекта спин орбитальное сцепления в твердых.
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.
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.
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 …
The authors have nothing to disclose.
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)
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 |