具有亚微米空间分辨率与高效自旋探测的激光角分辨光电子能谱仪研制
材料科学
2023-02-22 v1 光学
摘要
具有亚微米空间分辨率的角分辨光电子能谱（μ-ARPES）已成为研究量子材料的强有力工具。为实现亚微米乃至纳米级空间分辨率，使用波带片或椭球毛细管镜等X射线光学元件聚焦入射光（通常来自同步辐射）至关重要。近来，我们研制了一台带自旋分辨的激光基μ-ARPES（LMS-ARPES）。177 nm激光束通过对355 nm光束进行倍频（使用KBBF晶体）获得，随后用焦距约16 mm的光学透镜聚焦。通过不同方法表征聚焦光斑尺寸并进行空间扫描光电子发射测量，我们确认了系统的亚微米空间分辨率。与基于同步辐射的μ-ARPES装置相比，我们的LMS-ARPES系统不仅更经济便捷，且具有更高光子通量（> 5E13 photons/s），从而支持高分辨率与高统计量的测量。此外，该系统配备基于W(100)衬底上生长的表面钝化铁膜中交换散射的二维自旋探测器。我们研究了原型拓扑绝缘体Bi2Se3的自旋结构，揭示了高自旋极化率，证实了其自旋-动量锁定特性。这台实验室基LMS-ARPES将成为研究不同凝聚态体系（包括拓扑量子材料、介观材料与结构以及相分离材料）局域精细电子结构的强有力研究工具。
引用
@article{arxiv.2301.12835,
title = {Development of a Laser-based angle-resolved-photoemission spectrometer with sub-micrometer spatial resolution and high-efficiency spin detection},
author = {R. Z. Xu and X. Gu and W. X. Zhao and J. S. Zhou and Q. Q. Zhang and X. Du and Y. D. Li and Y. H. Mao and D. Zhao and K. Huang and C. F. Zhang and F. Wang and Z. K. Liu and Y. L. Chen and L. X. Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.12835},
year = {2023}
}
备注
To appear in RSI