Метод фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением позволяет измерять закон дисперсии электронов в материале и его зонную структуру.
«Электронная зонная структура — уникальная характеристика кристаллических твердых тел, которая определяет их отклик на воздействие внешних полей, то есть электрофизические, магнитные и оптические свойства. В настоящее время основным экспериментальным методом изучения электронной структуры поверхностей кристаллических твердых тел является фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением (ФЭСУР). Она успешно применяется для изучения электронной структуры таких систем, как купратные и железосодержащие высокотемпературные сверхпроводники, графен и графеноподобные материалы, дихалькогениды переходных металлов, топологические квантовые материалы», – рассказала Микаева.
В России имеется несколько действующих установок ФЭСУР. Самая современная из них находится в Институте физики полупроводников, на базе которого студентка проводит работу.
Основной элемент установки – высокоразрешающий полусферический анализатор ASTRAIOS 190. Подобная система будет использоваться и на станции «Электронная структура» ЦКП «СКИФ».
«К сожалению, комплектация этих установок коммерчески доступными спин-детекторами в данный момент невозможна в силу нескольких причин: импортные варианты недоступны, во-первых, из-за санкционного давления на Россию, во-вторых, стоимость готовых решений очень высока – до 300 тысяч евро. Цель моей работы – создать электронно-оптическую систему для сопряжения доступного нам детектора Мотта с имеющимся анализатором энергий электронов», – добавила автор исследования.
Система должна обеспечивать перенос электронного пучка из определенной точки выходной фокальной плоскости анализатора на входную апертуру детектора Мотта, обеспечивая поворот пучка электронов на 90 градусов относительно исходного направления и не нарушая при этом работу основных систем анализатора.
На первом этапе исследователь занялась моделированием электронно-оптической системы для сопряжения анализатора энергий электронов ASTRAIOS 190 с классическим детектором Мотта.
«По произведенным расчетам оказалось, что в моделировании моя электронно-оптическая система работает. Поэтому в настоящее время мы перешли к следующему этапу проекта – непосредственно к изготовлению элементов электронно-оптической системы, подбору материалов и проработке сборки электронно-оптической системы. Сейчас идет поиск наиболее выгодного пути изготовления керамики между линзами. Затем мы проверим, как эта система работает в условиях вакуума, а уже потом присоединим к самой установке, проведем коррекцию напряжения и других параметров», — пояснила Микаева.
Когда электронно-оптическая система будет готова, исследователи смогут изучать спиновую поляризацию поверхности полупроводников, которые находят применение в микроэлектронике, производстве инфракрасных детекторов, электронных датчиков и приемников различных видов излучений.
ЦКП «СКИФ» – источник синхротронного излучения поколения 4+. ЦКП, расположенный вблизи наукограда Кольцово, будет представлять собой комплекс из 34 зданий и сооружений, а также инженерного и технологического оборудования. Его планируется построить в 2024 году.