受量子尺寸效应调制的Pb薄膜超导、电声耦合及Rashba效应的深紫外激光角分辨及自旋分辨角分辨光电子能谱研究

我们将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受到量子尺寸效应调制的Pb单晶薄膜的超导性质、电声子相互作用细节以及Rashba效应。我们将超高真空分子束外延生长制备系统和先进自旋分辨和角分辨光电子能谱仪进行有机结合，主要研究：(1)Pb薄膜的超导能隙对称性及其本质，以及量子尺寸效应对其的影响;(2)Pb薄膜中的电声子相互作用细节以及量子尺寸效应对其的影响;(3)存在量子限制效应时Pb薄膜的自旋轨道耦合对费米面的影响以及Rashba效应研究。我们的两台深紫外激光角分辨光电子能谱，拥有如下诸多独特优势：超高能量，动量分辨，同时拥有自旋分辨和角分辨能力，极高光束流强度，以及低于3K的极低温样品台，非常适合研究上述问题。我们的研究结果将对理解低维系统的电子结构及多体相互作用提供非常重要的信息。

本研究主要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受到量子尺寸效应调制的Pb单晶薄膜电子结构，特别是Rashba效应以及拓扑绝缘体的自旋电子结构。主要研究成果如下：(1) 结合角分辨光电子能谱仪和分子束外延生长设备，生长制备了各种层厚的Pb薄膜，并利用角分辨光电子能谱，原位研究了Pb薄膜的量子阱态及能带结构、其费米面结构、以及随层厚变化的情况。（2）基于深紫外激光的自旋分辨角分辨光电子能谱仪研制及Au(111)表面态Rashba效应的自旋结构研究。（3）利用激光自旋分辨角分辨光电子能谱仪研究了典型三维拓扑绝缘体Bi2Se3表面态的独特自旋电子结构。在国际上，首次从实验直接观察到了所谓的自旋-轨道结构（spin-orbital texture）。