A versatile system for ultrahigh resolution, low temperature, and polarization dependent Laser-angle-resolved photoemission spectroscopy

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作者
T. Kiss,T. Shimojima,K. Ishizaka,A. Chainani,Tadashi Togashi,Teruto Kanai,X.-Y. Wang,C.-T. Chen,S. Watanabe,Shik Shin
出处
期刊:Review of Scientific Instruments [American Institute of Physics]
卷期号:79 (2) 被引量:138
标识
DOI:10.1063/1.2839010
摘要

We have developed a low temperature ultrahigh resolution system for polarization dependent angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) using a vacuum ultraviolet (vuv) laser (hnu=6.994 eV) as a photon source. With the aim of addressing low energy physics, we show the system performance with angle-integrated PES at the highest energy resolution of 360 mueV and the lowest temperature of 2.9 K. We describe the importance of a multiple-thermal-shield design for achieving the low temperature, which allows a clear measurement of the superconducting gap of tantalum metal with a T(c)=4.5 K. The unique specifications and quality of the laser source (narrow linewidth of 260 mueV, high photon flux), combined with a half-wave plate, facilitates ultrahigh energy and momentum resolution polarization dependent ARPES. We demonstrate the use of s- and p-polarized laser-ARPESs in studying the superconducting gap on bilayer-split bands of a high T(c) cuprate. The unique features of the quasi-continuous-wave vuv laser and low temperature enables ultrahigh-energy and -momentum resolution studies of the spectral function of a solid with large escape depth. We hope the present work helps in defining polarization dependent laser excited angle-resolved photoemission spectroscopy as a frontier tool for the study of electronic structure and properties of materials at the sub-meV energy scale.
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