加拿大科學(xué)家日前公布了一項(xiàng)用于測(cè)量固體材料的電子能帶結(jié)構(gòu)的新技術(shù)。新方法不需要樣品放置在真空室中，也可以探測(cè)大量的樣品，而這是一些其它技術(shù)不能做到的。該小組認(rèn)為，其新方法在極端研究條件下非常適用，包括在非常高壓力下的金剛石砧。
角分辨發(fā)射光譜學(xué)(ARPES)是一種基于激光用于研究固體材料的電子能帶結(jié)構(gòu)的重要方法。從樣本上提出的材料的光子具有足夠的能量以噴射電子，進(jìn)而測(cè)量其所發(fā)射的電子的能量和動(dòng)量。根絕它們內(nèi)部的電子的能量和動(dòng)量情況，這些信息揭示了其電子帶的結(jié)構(gòu)。
表面科學(xué)
角分辨發(fā)射光譜學(xué)(ARPES)已被物理學(xué)家廣泛使用在材料研究中，包括半導(dǎo)體和超導(dǎo)體材料，但該技術(shù)有一些重要的局限性。測(cè)量必須在一個(gè)超高真空(UHV)下來(lái)完成，因?yàn)樗l(fā)射的電子會(huì)被分散并被空氣吸收。另外，ARPES只探測(cè)在材料表層的一層薄的樣品，因?yàn)殡娮硬荒軓脑诓牧系母钐幰莩觥?/div>
現(xiàn)在，Paul Corkum和他的同事，在位于渥太華大學(xué)的國(guó)家科學(xué)研究所和加拿大國(guó)家研究委員會(huì)，開(kāi)發(fā)了新的全光技術(shù)用于研究固體能帶結(jié)構(gòu)，克服了這些問(wèn)題。
該技術(shù)包括把樣品暴露在激光的激烈脈沖下，但光子能量比從材料中噴出的電子能量低得多。與這樣一個(gè)脈沖相關(guān)聯(lián)的有一個(gè)非常大的電場(chǎng)，這將導(dǎo)致一個(gè)電子通過(guò)量子隧道從價(jià)帶的頂部到電子導(dǎo)帶的底部，這樣就在電子導(dǎo)帶中產(chǎn)生了空穴。電子和空穴由電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)在相反方向上到達(dá)高動(dòng)量。電場(chǎng)本身是振蕩的，并且當(dāng)場(chǎng)方向變換時(shí)，電子和空穴兩者會(huì)經(jīng)歷反向和聚集。此時(shí)，電子和空穴重新結(jié)合，發(fā)出一個(gè)光子逃脫材料和用于檢測(cè)。光子的能量等于在重組的點(diǎn)的價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能隙。
為了測(cè)量電子在再次結(jié)合時(shí)的動(dòng)量，Corkum和同事使用較暗的不同色的激光脈沖相同時(shí)間相同強(qiáng)度脈沖照射樣品。通過(guò)測(cè)量所發(fā)射的光強(qiáng)作為在兩個(gè)激光脈沖和發(fā)射光之間的相位函數(shù)，團(tuán)隊(duì)可以計(jì)算出重新結(jié)合所產(chǎn)生發(fā)射光子時(shí)電子的動(dòng)量。
化學(xué)過(guò)程
電子空穴重新結(jié)合過(guò)程發(fā)生得非?？?，而這種結(jié)合使用非常短的激光脈沖意味著該技術(shù)可用于研究在非常短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化的能帶結(jié)構(gòu)。
Corkum說(shuō)，該技術(shù)可以證明對(duì)于研究在金剛石砧較大壓力下的材料是特別有用的，因?yàn)榻饎偸鄬?duì)用于測(cè)量的激光脈沖來(lái)說(shuō)是透明的。該方法可以用來(lái)觀察在催化和其它化學(xué)過(guò)程中材料的能帶結(jié)構(gòu)是如何變化的，而這是不能在超真空下研究的。研究中，材料是在非常高的磁場(chǎng)下進(jìn)行的，這也有可能會(huì)偏轉(zhuǎn)ARPES的電子。
這項(xiàng)技術(shù)已發(fā)表在Physical Review Letters上。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
免責(zé)聲明
① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品，版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng)，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使
用，并注明"來(lái)源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)責(zé)任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來(lái)源的作品及圖片，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本媒贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益，請(qǐng)及時(shí)向本網(wǎng)提出書(shū)面權(quán)利通知，并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細(xì)侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。
相關(guān)文章網(wǎng)友點(diǎn)評(píng)
0 條相關(guān)評(píng)論
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
