TR-ARPES

光電子分光法(PES)とは、光子の利用により固体から放出される電子のエネルギーと運動量を測定する手法を指す。イオン化エネルギーはXUV(PESまたはARPES)またはEUV(2PPES)によって供給され、ポンプは通常OPAによって供給される。

ARPESは、導体や絶縁体などの完全な電子バンド構造をマッピングするために用いられる。時間・角度分解光電子分光法(TR-ARPES)はフェムト秒の時間分解能を追加し、電子バンド構造における素粒子レベルの散乱過程も解明する。

空間電荷問題(電子同士の反発)を回避するため、レーザー照射ごとに生成・分析される電子は1個以下であるべきである。このため、中程度のエネルギーで高発振レートの光源が必要となり、200kHzでの完全な測定には通常4時間を要する。

SatsumaXやTangor 100などのイッテルビウムレーザーの振幅範囲は、この用途に理想的な駆動光源である。COMPRESSやHHGチャンバーなどの追加モジュールをFastlite twinStarzz MIR OPAと組み合わせることで、単一サプライヤーから独自のTR-ARPESシステムを構築できる最先端デバイス群が実現する。

主要な構成要素とプロセス

光電子分光法(PES)は、光子励起下で固体から放出される電子のエネルギーと運動量を測定する。電子バンド構造のマッピングを行うARPESや、フェムト秒分解能での散乱過程研究を行うTR-ARPESなどの変法が存在する。この手法では、空間電荷効果を回避しつつ数時間にわたる取得を可能とするため、中程度のエネルギーで高繰り返しレーザーが必要となる。

  • イッテルビウムレーザー:TR-ARPESに理想的な中エネルギー・高繰り返し駆動源。
  • 計測機器と高度モジュール:高調波発生とポンプ・プローブ方式の柔軟性。

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