Abstract: Развитие методов фотоэлектронной спектроскопии с угловым и спиновым разрешением (ФЭСУР, ARPES) открыло путь прямого измерения электронной структуры поверхностей твердых тел и сыграло огромную роль в открытии и понимании новых квантовых материалов, свойства которых определяются коллективными эффектами, либо их симметрией и нетривиальной топологией [1]. Несмотря на высокое энергетическое и угловое разрешение современных лабораторных ФЭСУР систем, все возможности данной методики полностью раскрываются только при использовании источников излучения на базе синхротронов, позволяющих варьировать энергию возбуждающего фотоэмиссию излучения в диапазоне от мягкого УФ (10 эВ) до мягкого рентгеновского (1 кэВ) с высокой степенью монохроматичности и высокой интенсивности. При этом источники синхротронного излучения (СИ) поколений 4 и 4+ со сверхнизким эмиттансом, позволяют помимо увеличения интенсивности легко получать малый диаметр пятна излучения на образце, позволяющий изучать системы, которые раньше считались неподходящими для этого метода из-за неоднородностей, либо невозможности получения упорядоченной поверхности достаточной для изучения площади. В 2021 году новейшая установка была запущена в Новосибирске (ИФП СО РАН). В данной работе обсуждаются первые результаты, полученные на ней и экспериментальные возможности, которые предоставляют современные машины подобного класса. В докладе будут представлены примеры дисперсионных зависимостей различных кристаллических систем: топологические изоляторы (ТИ), включая магнитные ТИ, кристаллические топологические изоляторы, двумерные системы, полупроводники и системы с двумерным электронным газом. Опыт использования установки ФЭСУР в ИФП СО РАН планируется перенести на станцию 1-6-2 «Фотоэлектронная спектроскопия с угловым и спиновым разрешением» ЦКП «СКИФ» ИК СО РАН – первого в России и мире и источника СИ поколения 4+, запуск которого в эксплуатацию намечен на конец 2023 года. На данный момент идет проектирование ключевых элементов станции для обеспечения следующих параметров и возможностей: 1) Диапазон энергий возбуждающего фотоэмиссию излучения – от 10 до 1500 эВ, с возможностью произвольного выбора поляризации и потоком фотонов не менее 1011 фот./c; 2) Размер пятна излучения на образце менее 10×10 мкм; 3) Предельное энергетическое и угловое разрешение системы менее 1 мэВ и 0,1°; 4) Температура образца в процессе фотоэмиссионных измерений от 6 до 400 К. 5) Трехмерный детектор спина фотоэлектронов на основе высокоэффективных классических детекторов Мотта. Работа частично поддержана проектом РФФИ 21-52-12024. [1] J.A. Sobota et al., Reviews of Modern Physics, 93, 025006 (2021).

Cite: Терещенко О.Е. , Голяшов В.А. , Бухтияров А.В. , Зубавичус Я.В.
Фотоэмиссия с угловым и спиновым разрешением в изучении квантовых материалов: возможности новой фотоэмиссионной установки в ИФП СО РАН и ARPES станции на синхротроне СКИФ
XXIV Уральская международная зимняя школа по физике полупроводников 14-19 февр. 2022