1、 线站简介
微纳器件工况电子态表征线站采用一线三站的结构，以ARPES实验技术为核心，分别在主线上搭建亚微米级光斑的SX-ARPES实验站（满足高通量的软X射线能区的光电子能谱的研究）和在支线上实现百纳米级光斑的两个Nano-ARPES实验站（满足纳米尺度材料的光电子能谱的研究）,旨在解决微纳器件工况条件下的电子结构以及自旋电子结构的研究难题。
图1 光束线工程设计布局图
2、 关键参数
表1 线站核心技术指标
参数 | 设计/内部 | 验收 |
能量范围 | 45-1000 eV | 80-1000 eV |
能量分辨 | 32000@244.4 eV | 20000@244.4 eV |
光子通量@350 mA | 3x1011 phs/s@244.4 eV | 1x1011 phs/s@244.4 eV |
光斑尺寸 | 2 mm×1.5mm@244.4 eV | 10 mm×20 mm@244.4 eV |
实验站能量分辨率 | 10 meV@100 eV | 15 meV@100 eV |
实验站谱学空间分辨率 | SX: -; Nano: 100 nm | SX: -; Nano: 160 nm |
实验站真空度 | SX: 5x10-9 Pa; Nano: 3x10-8 Pa | SX: 5x10-9 Pa; Nano: 3x10-8 Pa |
样品温度 | SX: 6-400 K; Nano: 20-300 K | SX: 6-400 K; Nano: 25-300 K |
3、科学目标
微纳器件工况电子态表征线站设计方案的核心目标是利用衍射极限储存环的高亮度与低发散度优势，结合先进的角分辨光电子能谱技术（ARPES），在深紫外-软X射线能区实现优异的空间分辨率，并发挥软X射线所带来的大探测深度和共振过程的优势。主要研究方向聚焦在低维量子材料的电子结构[1]、量子材料中的微观相分离机理[2]、功能器件的界面电子态[3]以及亚微米结构原型器件多自由度调控下的电子结构[4]。
[1] M. Iqbal Bakti Utama, Roland J. Koch, Kyunghoon Lee, et. al., “Visualization of the flat electronic band in twisted bilayer graphene near the magic angle twist”, Nature Physics 17, 184-188 (2021);
[2] M. M. Qazilbash, M. Brehm, Byung-Gyu Chae, “Mott Transition in VO2 Revealed by Infrared Spectroscopy and Nano-Imaging”, Science 318, 1750 (2007);
[3] C. Cancellieri, A. S. Mishchenko, U. Aschauer, “Polaronic metal state at the LaAlO3/SrTiO3 interface”, Nature Communications 7, 10386 (2016);
[4] Paul V. Nguyen, Natalie C. Teutsch, Nathan P. Wilson,“Visualizing electrostatic gating effects in two-dimensional heterostructures”, Nature 572, 220 (2019).
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
进展1：SX-AREPS实验站和nano-ARPES实验站整理布局设计已完成。
进展2：完成了ZP-nano-ARPES实验站六轴纳米位移台的设计，以及KB-nano-ARPES实验站的KB镜支撑调节机构和纳米位移台的设计方案。
6、线站负责人：姜娟 jjiangcindy@ustc.edu.cn
