利用飞行时间动量显微镜的自旋与时间分辨光电子能谱及衍射研究

动量显微镜（MM）是一种进行角分辨光电子能谱（ARPES）的新方法。结合飞行时间（ToF）能量记录，其高度并行化对于光子匮乏的实验（如 X 射线能区 ARPES 和自旋分辨 ARPES）具有优势。本文介绍 ToF-MM 的自旋分辨变体，并通过在不同能谱范围获得的精选实例展示其性能。在光发射过程的多维视图中，谱密度函数 $\rho(k,E_B)$、自旋极化 $P(k,E_B)$ 以及角分布圆二色性（CDAD）的相关量是完整实验的一部分，这一概念采自原子光发射。我们展示了紫外、真空紫外、软 X 射线和硬 X 射线范围内的自旋分辨价带映射实例。在 $h\nu=6$~eV 下对 Heusler 化合物 Co$_2$MnGa 和 Co$_2$Fe$_{0.4}$Mn$_{0.6}$Si 的自旋映射证明第二种化合物是半金属铁磁体。利用真空紫外激发对 Re(0001) 上 Tamm 态的分析揭示了 Rashba 型自旋纹理。通过软 X 射线层析映射推导出了 W(110) 的体能带结构（含费米面）、费米速度分布 $v_F(k,E_F)$、完整 CDAD 纹理和自旋特征。硬 X 射线可访问大 k$_{par}$ 区域，使得终态球在 $k$ 空间中穿过许多具有不同 $k_z$ 的布里渊区。在 $h\nu=5.3$~keV 下，这种快速 4D 映射模式（固定 $h\nu$）揭示了 Kondo 系统 YbRh$_2$Si$_2$ 费米面的温度依赖性。在 $h\nu=5$~keV 探测 Fe$_3$O$_4$ 的真实体自旋极化证明了其半金属性质。基于自由电子激光飞秒 X 射线脉冲的 ToF-MM 新兴方法使得在超快 regime 下同时进行价带、芯能级和光电子衍射测量成为可能。