利用软X射线ARPES探究氧化物界面处的电子与极化子

软X射线ARPES（SX-ARPES）凭借其增强的探测深度和化学特异性，能够获取常规ARPES难以甚至无法探测的系统的基本电子结构特征——动量分辨谱函数、能带结构、费米面——这些系统包括三维材料、埋藏界面和杂质。在概述SX-ARPES的光谱能力之后，我们回顾了其在氧化物界面中的应用，重点关注LaAlO3-SrTiO3界面这一范例。在Ti L边的共振SX-ARPES突出了可移动界面电子的光电子发射响应，并揭示了形成界面量子阱费米面的dxy、dyz和dxz衍生子能带。在回顾电子-声子相互作用物理之后，我们证明实验谱函数的峰-谷-肩结构体现了界面电荷载流子的Holstein型大极化子性质，解释了其根本上降低的迁移率。电荷载流子与极性软声子模式的耦合决定了迁移率随温度的急剧下降。氧空位引入的可移动和局域电子的共存，为LaAlO3-SrTiO3丰富的物理特性增加了另一个维度。氧缺失允许调节极化子耦合，从而调节电荷载流子的迁移率，以及与空位各种原子构型相关的界面铁磁性。最后，我们讨论了LaAlO3-SrTiO3界面相分离的光谱学证据。总结部分，我们展望了SX-ARPES在复杂异质结构中的应用前景、自旋分辨实验开启了界面自旋结构这一全新未探索领域，以及原位场效应实验为氧化物界面丰富物理的器件应用铺平了道路。