स्पिन के लिए प्रायोगिक तरीके-और कोण-हल Photoemission स्पेक्ट्रोस्कोपी ध्रुवीकरण के साथ संयुक्त-चर लेजर
Summary
यहां, हम ध्रुवीकरण-चर 7 गठबंधन-स्पिन के साथ eV लेजर और कोण हल photoemission तकनीक ठोस राज्यों में स्पिन कक्षीय युग्मन प्रभाव कल्पना करने के लिए ।
Abstract
इस प्रोटोकॉल का लक्ष्य है कैसे करने के लिए वर्तमान स्पिन और कोण हल photoemission स्पेक्ट्रोस्कोपी ध्रुवीकरण के साथ संयुक्त-चर 7-eV लेजर (लेजर सर्प), और ठोस राज्य भौतिकी का अध्ययन करने के लिए इस तकनीक का एक शक्ति का प्रदर्शन । लेजर-सर्प दो महान क्षमताओं को प्राप्त है । सबसे पहले, रैखिक ध्रुवीय पराबैंगनीकिरण के कक्षीय चयन नियम का परीक्षण करके, कक्षीय चयनात्मक उत्तेजना SAPRES प्रयोग में किया जा सकता है । दूसरे, तकनीक प्रकाश ध्रुवीकरण के एक समारोह के रूप में स्पिन क्वांटम धुरी की एक भिंनता की पूरी जानकारी दिखा सकते हैं । लेजर सर्प में इन क्षमताओं के सहयोग की शक्ति का प्रदर्शन करने के लिए, हम स्पिन की जांच के लिए इस तकनीक को लागू-कक्षा युग्मित द्वि2एसई3की सतह राज्यों । इस तकनीक को स्पिन-ऑर्बिट wavefunctions युग्म से स्पिन और कक्षीय घटकों को विघटित करने के लिए affords । इसके अलावा, प्रत्यक्ष स्पिन का पता लगाने का उपयोग कर के एक प्रतिनिधि लाभ के रूप में ध्रुवीकरण-चर लेजर के साथ सहयोग किया, तकनीक स्पष्ट रूप से तीन आयाम में स्पिन क्वांटम धुरी के प्रकाश ध्रुवीकरण निर्भरता visualizes । लेजर-सर्प नाटकीय रूप से photoemission तकनीक की क्षमता बढ़ जाती है ।
Introduction
कोण हल photoemission स्पेक्ट्रोस्कोपी (ARPES) तकनीक एक सबसे शक्तिशाली उपकरण में विकसित किया गया है ठोस राज्यों में quasiparticle बैंड संरचनाओं की जांच1। ARPES के आकर्षक सुविधा का सबसे बैंड मानचित्रण के लिए क्षमता को ऊर्जा और गति अंतरिक्ष में इलेक्ट्रॉनिक राज्यों की विशेषताएं है । स्पिन-हल ARPES (सर्प), जो यहां है स्पिन डिटेक्टरों से सुसज्जित है, उदा। Mott2डिटेक्टर,3, आगे हमें मनाया बैंड संरचनाओं4के स्पिन चरित्र को हल करने के लिए सक्षम बनाता है । चूंकि Mott डिटेक्टर दो अक्षों (एक्स और जेड, या y और जेड) के साथ स्पिन को मापने कर सकते हैं, दो Mott डिटेक्टरों के संयोजन आगे एक तीन आयाम4,5 में स्पिन अभिविंयास प्राप्त करने के लिए अनुमति देता है . कई दशकों के लिए, तथापि, सर्प प्रयोगों उनके कम दक्षता से ग्रस्त थे (आमतौर पर 1/10000 की तुलना में है कि स्पिन के लिए एकीकृत ARPES माप)3,4,5,6 ,7, जो ऊर्जा और कोणीय-संकल्प सीमित था । हाल ही में, सर्प की ऊर्जा संकल्प एक उच्च कुशल स्पिन डिटेक्टर के साथ वृद्धि की गई है एक्सचेंज कैटरिंग के आधार पर, तथाकथित बहुत कम ऊर्जा इलेक्ट्रॉन-विवर्तन (VLEED) डिटेक्टर7,8,9 ,10. इस डिटेक्टर के साथ, डेटा की गुणवत्ता में काफी सुधार किया गया है और डेटा अधिग्रहण समय छोटा कर दिया गया है । हाल ही में, सर्प बहुत स्पिन का पता करने के लिए सफल रहा है-ध्रुवीकरण इलेक्ट्रॉनिक राज्यों और विशेष रूप से स्पिन कक्षा युग्मन प्रभाव सतह बैंड7की स्पिन बनावट में जिसके परिणामस्वरूप ।
यहां, हम एक ध्रुवीकरण चर वैक्यूम पराबैंगनी लेजर प्रकाश (लेजर सर्प) के साथ सर्प माप रोजगार और इस संयुक्त तकनीक के महान लाभ का प्रदर्शन । द्वि2Se3में स्पिन की कक्षा युग्मित सतह राज्यों पर जांच के माध्यम से, हम लेजर-सर्पों की दो क्षमताओं को पेश करते हैं । सबसे पहले, द्विध्रुवीय संक्रमण शासन में रैखिक ध्रुवीय पराबैंगनीकिरण के कक्षीय चयन नियम के कारण, पीऔर एस-ध्रुवीय रोशनी चुनिंदा अलग कक्षीय समरूपता के साथ eigen-wavefunctions का एक हिस्सा उत्तेजित । इस तरह के एक कक्षीय चयनात्मक उत्तेजना जिससे सर्प, अर्थात्, कक्षीय-चुनिंदा सर्पों में उपलब्ध है । दूसरे, सर्पों में तीन आयामी (3d) स्पिन का पता लगाने के स्पिन क्वांटम धुरी की दिशा से पता चलता है और सीधे प्रकाश ध्रुवीकरण निर्भरता की पूरी जानकारी प्रदर्शित करता है । इस प्रोटोकॉल में, हम संक्षेप में एक पद्धति का वर्णन करने के लिए इस राज्य के अत्याधुनिक लेजर-सर्प तकनीक मजबूत स्पिन कक्षा युग्मन प्रभाव का अध्ययन करने के लिए ।
हमारे लेजर सर्प प्रणाली ठोस राज्य भौतिकी के लिए संस्थान में स्थित है,11टोक्यो विश्वविद्यालय । हमारे लेजर के योजनाबद्ध ड्राइंग-SAPRES मशीन चित्रा 1में दिखाया गया है । ध्रुवीकरण-चर 7-eV लेजर प्रकाश12 नमूना सतह रोशन और photoelectrons नमूना से उत्सर्जित कर रहे हैं । लेजर का ध्रुवीकरण स्वचालित रूप से MgF द्वारा नियंत्रित किया जाता है2-आधारित λ/2-और λ/4-waveplates चुनिंदा रेखीय और परिपत्र ध्रुवीकरण का उपयोग करने के लिए । एक अर्धगोल इलेक्ट्रॉन विश्लेषक photoelectrons को सही करता है, और उनके काइनेटिक ऊर्जा (ईपरिजनों) और उत्सर्जन कोण (θएक्स और θवाई) का विश्लेषण करती है । photoelectron तीव्रता ईपरिजनपर मैप कर रहे हैं-θएक्स स्क्रीन एक सीसीडी कैमरे द्वारा निगरानी की । यह छवि सीधे पारस्परिक अंतरिक्ष में ऊर्जा बैंड संरचना में तब्दील हो गई है ।
सर्प मापन के लिए, एक विशिष्ट उत्सर्जन कोण और काइनेटिक ऊर्जा के साथ photoelectrons इलेक्ट्रॉन विश्लेषक द्वारा विश्लेषण के लिए एक ९० डिग्री photoelectron झुकानेवाला और photoelectron मुस्कराते हुए दो पर ध्यान केंद्रित कर रहे है के साथ दो VLEED प्रकार के स्पिन डिटेक्टरों के लिए निर्देशित कर रहे है Fe के विभिंन लक्ष्यों (001)-p(1 × 1) फिल्मों ऑक्सीजन द्वारा समाप्त हो गया । लक्ष्य द्वारा प्रतिबिंबित photoelectrons प्रत्येक स्पिन डिटेक्टर में रखा एक channeltron का उपयोग करके एक चैनल का पता लगाने में पाया जाता है । VLEED लक्ष्य Helmholtz-प्रकार बिजली का तार जो एक दूसरे के संबंध में ओर्थोगोनल ज्यामिति के साथ व्यवस्था कर रहे है के साथ चुंबकीय जा सकता है । आकर्षण संस्कार दिशा द्विध्रुवी संघनित्र बैंक द्वारा नियंत्रित है । डबल VLEED स्पिन डिटेक्टरों जिससे हमें स्पिन-ध्रुवीकरण photoelectron के तीन आयामों में सदिश का विश्लेषण करने के लिए सक्षम करें ।
Protocol
Representative Results
Discussion
ARPES और सर्प तकनीक सामांयतः बैंड मानचित्रण और स्पिन का पता लगाने1,2के माध्यम से इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचनाओं का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है । ऊपर दिखाए गए इन सामान्य लाभों …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम प्रयोगात्मक सेटअप करने के लिए समर्थन करता है के लिए एम नकायमा, एस Toyohisa, ए. Fukushima और वाई Ishida धंयवाद । हम कृतज्ञता JSPS Grantin-वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए सहायता से धन स्वीकार करते है (b) परियोजना no. २६२८७०६१ के माध्यम से और युवा वैज्ञानिकों के लिए (ख) परियोजना no. 15K17675 के माध्यम से । इस काम को जापान के MEXT (इनोवेटिव एरिया “टोपोलॉजिकल मटेरियल्स साइंस,” ग्रांट नो 16H00979) और JSPS KAKENHI (ग्रांट नो. 16H02209) ने भी सपोर्ट किया था
Materials
| 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 |
Referências
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