軟X線角度分解光電子分光によるSr2RuO4のフェルミ面の観測
Inquiry number
SOL-0000001501
Beamline
BL25SU (Soft X-ray Spectroscopy of Solid)
Scientific keywords
| A. Sample category | inorganic material |
|---|---|
| B. Sample category (detail) | superconductor, solid-state crystal, crystal |
| C. Technique | photoemission, photoionization |
| D. Technique (detail) | photoelectron spectra |
| E. Particular condition | ultra-high vacuum, low-T (~ liquid He) |
| F. Photon energy | soft X-ray |
| G. Target information | electronic state |
Industrial keywords
| level 1---Application area | Semiconductor, storage device, industrial material |
|---|---|
| level 2---Target | silicon semiconductor, compound semiconductor, HD,MO |
| level 3---Target (detail) | magnetic layer |
| level 4---Obtainable information | electronic state |
| level 5---Technique | XPS |
Classification
M40.40 soft x-ray spectroscopy, M50.10 photoelectron spectroscopy
Body text
軟X線角度分解光電子分光（SX-ARPES）は、物質の電子状態を調べることのできる強力な手法です。角度分解光電子分光(ARPES)は固体電子状態のバンド分散やフェルミ面を観測できることで知られています。SX-ARPESでは、真空紫外光を用いたARPESと比較して固体内部の情報が得られる点が特徴です。SPring-8における高輝度・高分解能の軟X線を用いることで可能になりました。図は、超伝導を示すSr2RuO4と常伝導のSr1.8Ca0.2RuO4の単結晶におけるフェルミ面マッピングの結果です。固体内部の情報が初めて明らかにされました。Sr2RuO4において、１つのhole-likeなフェルミ面シート（α）と2つのelectron-likeなシート（β, γ）が確認でき、de Haas-van Alphen効果の実験結果とバンド計算の予想に一致します。Sr2RuO4とSr1.8Ca0.2RuO4のフェルミ面は定性的によく似ています。この結果は、Ca置換によってCaイオンが不純物として振舞ったり、欠陥が増加することにより超伝導が破られるという説を支持するものです。
[ A. Sekiyama, S. Kasai, M. Tsunekawa, Y. Ishida, M. Sing, A. Irizawa, A. Yamasaki, S. Imada, T. Muro, Y. Saitoh, Y. Onuki, T. Kimura, Y. Tokura and S. Suga, Physical Review B 70, 060506 (2004), Fig. 3,
©2004 American Physical Society ]
Source of the figure
Original paper/Journal article
Journal title
Phys. Rev. B 70, 060506 (2004)
Figure No.
3
Technique
軟X線角度分解光電子分光では、軟X線を単結晶の固体試料に照射したときに放出される光電子を放出角度を分解してエネルギー分析します。これにより、波数kに依存した電子状態の情報が観測できます。試料には電気伝導性が必要です。絶縁体は光電子放出によって帯電するため、測定できません。また、劈開により、平坦な結晶面を超高真空中で作成する必要があります。劈開の難しい試料では真空中でのイオンボンバードやアニールによって清浄表面を得る必要があり、測定の難易度が高くなります。
Source of the figure
No figure
Required time for experimental setup
2 hour(s)
Instruments
| Instrument | Purpose | Performance |
|---|---|---|
| 光電子分光装置 | 角度分解光電子分光 | 角度分解能 |
References
| Document name |
|---|
| Pys. Rev. B 70, 060506 (2004) |
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Questionnaire
The measurement was possible only in SPring-8. Impossible or very difficult in other facilities.
This solution is an application of a main instrument of the beamline.
Ease of measurement
Middle
Ease of analysis
With a great skill
How many shifts were needed for taking whole data in the figure?
More than ten shifts