Angle Resolved Photoemission Spectroscopy of Delafossite Metals

این پایان‌نامه نتایج آزمایش‌های طیف‌سنجی تابش نوری با تفکیک زاویه‌ای را بر روی فلزات اکسید دلافوسیت، و کار نظری توضیح این مشاهدات را توصیف می‌کند. انگیزه این مطالعه رسانایی فوق‌العاده بالای دلافوسیت‌های غیر مغناطیسی PdCoO2 و PtCoO2 بود که اندازه‌گیری ساختار الکترونیکی آن گزارش و مورد بحث قرار گرفته است. دو اثر غیر منتظره در طول بررسی مشاهده شد. هر کدام به تفصیل شرح و تحلیل شده است. در مرحله اول، یک نوع سیگنال طیف‌سنجی که قبلاً شناسایی نشده بود، که به کاوشگر غیر مغناطیسی تابش نور اجازه می‌دهد به همبستگی‌های اسپین-اسپین حساس شود، در PdCrO2 ضد فرومغناطیسی مشاهده شد. منشا آن جفت کوندو مانند الکترون های عایق و گردشگر بود. علاوه بر این، حالت‌های سطحی که یک شکاف چرخشی غیرمعمول راشبا مانند را نشان می‌دهند، روی سطوح انتهایی فلزات واسطه دلافوسیت‌ها مشاهده شد. مقیاس انرژی شکست تقارن وارونگی بزرگ، نتیجه ساختار غیرمعمول لایه سطحی، به عنوان منشا اثر شناسایی می شود.

This thesis describes the results of angle resolved photoemission spectroscopy experiments on delafossite oxide metals, and theoretical work explaining these observations. The study was motivated by the extraordinarily high conductivity of the non-magnetic delafossites PdCoO2 and PtCoO2, the measurement of whose electronic structure is reported and discussed. Two unexpected effects were observed in the course of the investigation; each is described and analysed in detail. Firstly, a previously unrecognised type of spectroscopic signal, allowing the non-magnetic probe of photoemission to become sensitive to spin-spin correlations, was observed in the antiferromagnetic PdCrO2. Its origin was identified as the Kondo-like coupling of itinerant and Mott insulating electrons. Furthermore, surface states exhibiting an unusually large Rashba-like spin-splitting were observed on the transition metal terminated surfaces of delafossites. The large inversion symmetry breaking energy scale, a consequence of the unusual structure of the surface layer, is identified as the origin of the effect.