1、线站简介

极紫外电子态表征及光刻工艺线站是一条高性能极紫外能区的角分辨光电子能谱（VUV-ARPES）线站。线站通过先进的光学系统调控，在21eV光子能量下可提供高达45000的超高能量分辨本领，以及优于5微米的微聚焦真空紫外光斑，实验站综合能量分辨率小于1meV@ 10eV。系统配备了覆盖2.5K至400K超宽温区变温能力的六轴高精度低温样品架，并在优于5×10^-9Pa的超高真空环境下运行。该线站集成了超高能量分辨率、微米级空间分辨率以及极端低温原位调控能力，是研究低维量子材料、强关联体系及拓扑物态电子结构无可替代的尖端实验平台。

图1 光束线工程设计布局图

图2. 实验站工程设计布局图

2、关键参数

表1 VUV-ARPES线站核心技术指标

3、科学目标

线站致力于在极高能量分辨率和微米级空间分辨下，揭示前沿量子物理体系中电子态的微观物理机制。主要研究方向包括：关联电子系统与超导机制：研究高温超导体、重费米子体系的费米面演化、超导能隙对称性及赝能隙行为。拓扑物态与新型二维材料：表征拓扑绝缘体、外尔半金属的表面态自旋-轨道锁定效应，以及单层过渡金属硫族化合物的能带调控。微区与相分离物理：利用小于5微米的微聚焦光斑，针对微小单晶、量子器件异质结以及多相共存系统进行空间分辨的电子结构调控研究。原位监测微小晶体、异质结器件在热/电/磁刺激下的能带演化，加速高温超导材料、工业原器件的产业化落地。

图3^[1]微观相互作用及其在ARPES能谱中独特特征的示意图。极高的能量分辨率有利于区分这些相互作用的角色

图4^[2]极高的空间分辨率有利于区分微小单晶、量子器件异质结以及多相共存系统的电子结构。以铜氧超导体为例，样品解理面往往存在不同的微区，这些微区的尺寸往往在10微米以下。

[1] Angle-resolved photoemission studies of quantum materials. Jonathan A. Sobota et al. Rev. Mod. Phys. 93, 025006 (2021)

[2] High-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy and microscopy. Hideaki Iwasawa.  Electron. Struct. 2, 043001 (2020)

4、可向企业提供的服务

提供微纳器件能带原位检测、新型光阴极材料量子效率与能级调控评估、半导体界面势垒量化、光电材料能级匹配测试，以及极端工况下材料电子结构的定制化分析与工艺优化服务。

5、最新进展

目前，该线站已顺利通过了极为关键的光束线与实验站工艺设计评审。在评审过程中，项目组对高效变线元距平面光栅单色仪（VLS-PGM）、高精度 KB 镜光学聚焦系统、实验站等关键部件的工程设计方案进行了深度优化与严格论证，各项关键物理与技术指标均完全达到并部分优于预期设计标准。

随着工艺设计阶段的圆满收官，项目现已全面转入密集的核心设备制造、精密加工与系统集成阶段。根据总体工程时间表，预计将于2027年上半年正式完成光束线全线光学元件与 ARPES 实验终端的现场整体安装与高精度对中调束。将为接下来的全系统联动调试、束流试通光，以及最终确保2028年如期投入用户开放试运行奠定最为坚实的工艺与工程技术基础。

图5光束线关键镜箱工程设计完成并通过评审，目前正在加工测试中

图6实验站高精度样品架和多维原位调控方法

6、线站负责人：崔胜涛   shengtaocui@ustc.edu.cn