深紫外激光自旋分辨角分辨光电子能谱对巨Rashba效应的研究

Rashba效应导致的自旋电子极化在自旋电子学中有非常重要的应用。具有Rashba效应的系统最显著的特点是其特殊的自旋结构。自旋分辨光电子能谱是研究自旋结构的最直接有效的实验手段。然而国际上的自旋分辨光电子能谱仪寥寥无几，动量及能量分辨率和效率均不理想，使得对Rashba效应的自旋电子结构研究受到限制。本项目拟利用我们最新研制成功的自旋分辨激光光电子能谱及高分辨角分辨光电子能谱系统对金属表面Rashba效应特别是增强（巨）Rashba效应的机理及调展开系统研究。激光自旋分辨光电子能谱系统在国际上首次采用深紫外激光作为激发光源，其各项性能处于国际领先水平（能量分辨率提高一个量级，测量效率提高2到3个量级）， 为巨Rashba效应的自旋结构研究提供一个独特的理想实验手段。本项目的目标, 是要充分发挥谱仪在巨Rashba效应研究上的独特优势，理解其机理并探索对巨Rashaba效应的调制方法。

我们利用自主研制的国际首台超高分辨深紫外激光角分辨光电子能谱以及研制中的国际首台基于深紫外激光同时具有自旋分辨和角分辨功能的光电子能谱研究材料电子结构和自旋结构。在本研究中，我们取得的成果如下：1.我们在拓扑绝缘体中首次在实验上观察到了自旋轨道锁定现象。2.我们研究了拓扑绝缘体中狄拉克费米子的动力学行为；3.我们用角分辨光电子能谱验证了Cd3As2中的三维狄拉克半金属态；4.我们在SrMnBi2和CaMnBi2中观察到了具有各向异性的狄拉克锥电子结构。我们的上述结果，对于理解拓扑材料的狄拉克电子的特殊自旋结构提供了非常重要的信息