纳米自旋与磁学光束线站(BL07U)采用两个并联的椭圆极化波荡器作为光源,光子能量覆盖50~2000eV,包括C, N, O等元素的K边,过渡金属的L边、稀土元素的M边等,光的偏振态可调;采用变包含角变刻线密度的平面光栅单色仪,能量分辨率在常用能段约为10000(E/△E);有两条分支线,一条分支建有Nano-APRES实验站,另一条建有 Spin-ARPES、矢量磁场和超导强磁场三个实验站。
上海光源BL07U纳米自旋与磁学光束线站包括四个实验站,主要针对特色的角分辨光电子能谱和软X射线磁圆/线二色实验技术。
角分辨光电子能谱(Angle-resolved photoemission spectroscopy, ARPES)的原理是基于光电效应:当X射线照到样品表面,样品内的电子吸收光子能量而逃逸出材料表面,产生光电子。此过程中能量守恒且动量守恒,通过能量分析器可以测量出光电子在空间不同角度的能量和数量,获得材料内部电子的能量、动量等信息。随着用户对同步辐射技术升级的需求,发展特色型的ARPES技术势在必行。Nano-ARPES的核心思路是,将同步辐射光微聚焦至亚微米/百纳米甚至更小光斑,配合高稳定性样品设计及分析器与样品的相对转动,实现具有高空间分辨率的电子结构ARPES测量。基于相关技术对研究如下样品的电子结构具有重要意义:1)晶格三维性强,具有较差解离情况及较多杂乱解离面的样品;2)具有多种解离面,或形成空间相分离的样品体系;3)通过机械剥离,CVD生长等方法获得的小尺寸样品,如纳米片,纳米棒,纳米线等;4)通过微纳加工技术制备的微纳电子学器件等。Spin-ARPES实验站配备了Scienta Omicron DA30L能量分析器及自研的新一代VLEED反射图像型电子自旋分析器,可研究电子自旋的关联相互作用和自旋轨道耦合作用,是世界所有同类实验装置中效率最高的。
同时, BL07U还包含两个用于测量软X射线磁二色谱的实验站:八极电磁铁实验站和超导强磁场实验站。两个实验站都能给样品提供原位低温和磁场,可以测量高信噪比的软X射线近边吸收谱和磁圆/线二色谱。磁二色谱具有元素选择性,能区分自旋磁矩和轨道磁矩对磁性的贡献,是研究磁学和自旋电子学的一种无法替代的手段。
• 材料科学 (磁学,磁性材料及器件,纳米材料,表面物性,超导电性,高温超导,
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