BL03U

高分辨角分辨光电子能谱仪实验站
科学目标
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能源和环境是人类赖以生存和发展的必要基础,更是可持续发展的根本保障。能源的过度消耗以及日益严重的环境污染、温室效应等问题已经成为人类社会必须共同面对的全球性挑战。从最基础的材料层面,如果我们可以从控制材料电子结构层面入手,为能源和环境问题的解决提供新材料、新出路,无疑将起到牵一发而动全身的引领作用。新一代材料电子结构研究平台必须面对这一“控制科学”发展的急迫需求,克服传统研究手段的局限,为能源环境科学的发展提供新的研究思路和新的技术平台。针对这一挑战,该平台集成了最先进材料控制生长和高精度电子结构表征手段,突破传光电子能谱表面测量限制,集成同步辐射光源和深紫外激光,获得材料完整的三维电子结构信息、发展界面电子结构测量技术;集成亚飞秒超快脉冲激光,实现时间分辨超快电子能谱测量技术,探索电子动力学相关能谱研究。

 
线站布局图和指标
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光束线布局图

光束线性能参数

在样品点处的光斑大小
聚焦光斑尺寸@ARPES sample
15.2 μm (H) × 14.6 μm (V) FWHM
实验站
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角分辨光电子能谱实验站位于上海同步辐射光源BL-03U光束线终端实验区。而且,该平台能谱测量入射光源同时具备高分辨率、高亮度的低能深紫外激光以及连续可调、可变偏振的EPU束线光源,能够对各类样品开展更加全面和细致的电子结构研究,是目前国内综合性最强、最全面的角分辨光电子能谱实验站。实验站的设计兼顾了样品温度和能量分辨率这两个最重要的性能指标,为实现高质量的样品电子结构测量提供了优秀的实验平台。建成的ARPES/STM/MBE(Laser MBE)集成系统,有效规避了传统ARPES的局限,极大拓展了电子结构研究的应用范围,可以实现对样品材料的电子结构设计和控制研究。
ARPES性能参数
借助真空紫外光束线微米聚焦光斑的优势,03UARPES可以进行10微米级别的空间扫描功能:具体如下

1、实空间扫描
实验站配置有实空间扫描功能,可以实现样品表面的微区分辨,帮助用户更迅速地确定样品解理后的最佳测试区域,从而提高数据的质量。(见下图示例)
此外,利用元素芯能级扫描模式,可以对样品解理面特征进行元素分辨。如下图展示了双层笼目金属ScV6Sn6在Sn元素芯能级位置上扫描的结果,利用不同解理表面上芯能级强度的差异,从而获得它们在样品表面的空间分布和不同解理面上的能带特征。
笼目金属ScV6Sn6表面的空间扫描和不同解理面的测量
 
2、原位电学调控
低温样品台装配了四电极弹簧针脚,通过与多功能样品托上的四电极位点相连,对薄膜器件进行原位偏压调制、原位单轴应力调制和原位的电输运测量,拓展探测材料电子结构的维度,实现从探测到调控的全流程表征。我们的四电极样品架如图A所示,四电极多功能样品托如图B所示,样品托上提供了螺丝固定位点以安装不同的多功能模块。图C为一个典型的薄膜器件,通过调控栅极电压来调控电子态。
03U线站四电极装置示意图
 
 
数据处理和采集介绍
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联系线站工作人员获取数据处理Igor Macro