偏振调制的角分辨光电子能谱:无需圆偏振光子实现圆二色性并重构 Bloch 波函数
材料科学
2022-02-01 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
角分辨光电子能谱(ARPES)是研究晶态固体电子能带结构最有力的技术。为了完整刻画拓扑材料的电子结构,需要超越能带结构映射,获取动量分辨的 Bloch 波函数信息,即轨道、Berry 曲率与拓扑不变量。然而,由于在测量光电子发射强度过程中相位信息丢失,从光发射数据中提取复值 Bloch 波函数一直未能实现。我们提出了一种基于电离辐射偏振轴连续调制的极紫外角分辨光电子能谱新测量方法及相应可观测量。追踪偏振轴旋转时能量与动量分辨的光发射强度调制幅度和相位,使我们无需使用圆偏振光子即可提取光电子角分布中的圆二色性(CDAD),从而直接洞察光发射矩阵元的相位。在两条相关能带的情形下,如典型层状半导体过渡金属二硫化物 2H-WSe 所示,借助适度理论输入可重构轨道赝自旋(进而重构 Bloch 波函数)。这种 ARPES 中围绕光电离跃迁偶极矩阵元操控展开的新测量方法,结合简单的紧束缚理论,具有普适性,并为获取众多相关晶态固体的轨道赝自旋、Berry 曲率与 Bloch 波函数提供了新维度。
引用
@article{arxiv.2103.17168,
title = {Polarization-Modulated Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy: Towards Circular Dichroism without Circular Photons and Bloch Wavefunction Reconstruction},
author = {Michael Schüler and Tommaso Pincelli and Shuo Dong and Thomas P. Devereaux and Martin Wolf and Laurenz Rettig and Ralph Ernstorfer and Samuel Beaulieu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.17168},
year = {2022}
}
备注
This is the revised version that has been accepted in PRX