Laboratorium ARPES

Spektroskopia fotoelektronów z rozdzielczością kątową (skrót z ang. ARPES) jest metodą badania dyspersji pasm elektronowych krystalicznych ciał stałych. Ostatnie naukowe i techniczne osiągnięcia w rozwoju technik ARPES, takie jak zastosowanie promieniowania synchrotronowego oraz detektorów spinu, stworzyły z tej metody najlepsze narzędzie do badania struktury elektronowej pasm walencyjnych powierzchni kryształów i nanostruktur. Charakterystycznymi własnościami tej metody pomiarowej są:

  1. Krótka droga swobodna fotoelektronów. Z powodu krótkiej drogi swobodnej fotoelektrony są emitowane jedynie z najbliższych powierzchni warstw.  Dla promieniowania wzbudzającego He1α z energią fotonów hν = 21.22 eV emisja zachodzi praktycznie z 2-3 monowarstw atomowych przy powierzchni. Elektrony wzbudzone we wnętrzu kryształu rekombinują i nie są emitowane. Ta właściwość powoduje, że metoda jest szczególnie przydatna do badania struktury pasmowej powierzchni i nanostruktur, ale też wymaga atomowo czystych powierzchni. Konieczna jest bardzo dobra próżnia, z ciśnieniem poniżej 2×10-10 mbar.

  2. Niepełna informacja o pędzie fotoelektronu. Wyemitowane elektrony zachowują swą składowa równoległą pędu w krysztale, natomiast składowa prostopadła nie musi być zachowana.

  3. Rola stanu końcowego. W procesie fotoemisji udział biorą elektronowe stany początkowy i końcowy (ten jest z reguły nieznany), co komplikuje interpretację danych pomiarowych.

  4. Stan początkowy musi być obsadzony. Tylko pasma poniżej energii Fermiego są badane.

  5. Tło fotoelektronów. Widma fotoelektronów ze stanów pasm elektronowych są przesłaniane przez tło nieelastycznie rozproszonych fotoelektronów.

M Jałochowski 


Elementy wchodzące w skład aparatury


Spektroskopia ARPES

  • lampa helowa (Specs UVS-300),
  • 5-osiowy manipulator próbki (Specs),
  • hemisferyczny analizator energii elektronów (Specs Phoibos 150),
  • detektor MCP (powielacz kanalikowy) elektronów (Specs),
  • detektor Motta spinu elektronów (Specs).

Dyfrakcja RHEED

  • działo elektronowe (wykonane w ZFPiN UMCS),
  • ekran fluorescencyjny oraz kamera CCD (12-bitowa).

 Preparatyka

  • komórki efuzyjne z materiałami:
    • Au,
    • Ag,
    • Pb,
    • Bi,
    • Sb,
    • Fe,
  • wyparownik sublimacyjny Si,
  • możliwość oporowego wygrzewania kryształu do temperatury 1200 °C,
  • możliwość pośredniego wygrzewania próbki do temperatury 300 °C,
  • możliwość chłodzenia (oraz nanoszenia materiałów) w temperaturze do -150 °C,
  • kontrola wzrostu materiałów przy pomocy wagi kwarcowej.

Galeria

 


Więcej o ARPES

prezentacja w j. ang. - M. Jałochowski

 

Strona wykorzystuje pliki cookie w celach statystycznych.
Ok