利用共振非弹性 X 射线散射探测远离费米能级处的电声相互作用

电子与晶格振动之间的相互作用负责广泛的材料特性和应用。最近，人们对将共振非弹性 X 射线散射（RIXS）发展为测量电声（e-ph）相互作用工具产生了浓厚兴趣。在此，我们展示了 RIXS 探测费米能级附近及远离费米能级处声子与特定电子态之间相互作用的能力。我们对石墨进行了碳 $K$ 边 RIXS 测量，通过调调入射 X 射线能量分别探测了 $\pi^*$ 和 $\sigma^*$ 电子态的相互作用。我们的高分辨率数据揭示了多声子 RIXS 特征中的详细结构，这些结构直接编码了 e-ph 相互作用强度的动量依赖性。我们开发了一种格林函数方法来对该结构进行建模，该方法自然地解释了声子和相互作用强度的色散，以及中间态中声子动量的混合。该模型表明，光谱之间的差异可以通过 e-ph 相互作用在整个布里渊区内的对比趋势来完全解释：对于 $\pi^*$ 态，相互作用集中在 $\Gamma$ 和 $K$ 点；而对于 $\sigma^*$ 态，在所有动量处均显著。我们的结果推进了对 RIXS 中声子激发的解释，并将其作为 e-ph 相互作用探针的适用性扩展到了新的非平衡情形。