High-Resolution Spin-Resolved Photoemission Spectrometer and the Rashba Effect in Bismuth Thin Films

در این پایان نامه، نویسنده یک طیف‌سنج انتشار نوری با وضوح بالا با وضوح بالا ایجاد کرده است که بهترین وضوح انرژی 8 مگا ولت را به دست می‌آورد. نویسنده یک آشکارساز مینی موت جدید و بسیار کارآمد طراحی کرده است که دارای زاویه پذیرش الکترون بزرگ و هدف طلایی اتمی مسطح است تا کارایی تشخیص الکترون های پراکنده را افزایش دهد.

نویسنده ساختار الکترون و اسپین را اندازه گیری کرد. دو لایه نازک روی سطح Si(111) برای مطالعه اثر راشبا رشد کرده است. بر خلاف تقسیم معمولی راشبا، یک قطبش اسپین نامتقارن در صفحه و یک جزء چرخش خارج از صفحه فوق العاده مشاهده شد. علاوه بر این، نویسنده دریافت که قطبش اسپین حالت‌های سطح راشبا با کاهش ضخامت لایه کاهش می‌یابد، که نشان‌دهنده تعامل قابل‌توجه حالت‌های اسپینی راشبا بین سطح و رابط Bi/Si است.

In this thesis, the author has developed a high-resolution spin-resolved photoemission spectrometer that achieves the world-best energy resolution of 8 meV. The author has designed a new, highly efficient mini Mott detector that has a large electron acceptance angle and an atomically flat gold target to enhance the efficiency of detecting scattered electrons.

The author measured the electron and spin structure of Bi thin film grown on a Si(111) surface to study the Rashba effect. Unlike the conventional Rashba splitting, an asymmetric in-plane spin polarization and a tremendous out-of-plane spin component were observed. Moreover, the author found that the spin polarization of Rashba surface states is reduced by decreasing the film thickness, which indicates the considerable interaction of Rashba spin-split states between the surface and Bi/Si interface.