Photoelectron Spectroscopy: Bulk and Surface Electronic Structures

طیف‌سنجی فوتوالکترونی اکنون بیش از پیش برای بررسی ساختارهای الکترونیکی مواد جامد مختلف در سطح عمده، روی سطوح و همچنین در رابط‌های مدفون مورد نیاز است. وضوح انرژی در دهه گذشته بسیار بهبود یافته و به 1 مگا ولت در منطقه کم انرژی فوتون رسیده است. اکنون این تکنیک با استفاده از لیزرها، لامپ‌های تشدید سیکلوترون الکترونی، علاوه بر تابش سنکروترون و لوله‌های اشعه ایکس، از چند eV تا 10 کو در دسترس است. طیف‌سنجی فوتوالکترون با وضوح بالا (ARPES) در حال حاضر به طور گسترده برای نقشه‌برداری نواری مواد استفاده می‌شود. توجه گسترده ای را هم از علوم پایه و هم از مهندسی مواد به خود جلب می کند. مطالعات دینامیک حالات برانگیخته در زمان طیف‌سنجی پرواز با استفاده کامل از ساختارهای پالسی تابش سنکروترون و همچنین لیزرهایی از جمله لیزرهای الکترون آزاد (FEL) امکان‌پذیر است. مطالعات حل اسپین نیز با استفاده از آشکارسازهای اسپین با کارایی بالاتر و آشکارسازهای اسپین دو بعدی پیشرفت چشمگیری داشته است. اندازه‌گیری‌های وابسته به قطبش در کل طیف انرژی فوتون طیف، اطلاعات مفیدی در مورد تقارن اوربیتال‌ها فراهم می‌کند. این کتاب به مفاهیم و رویکردهای اساسی برای کاربرد این تکنیک در مطالعات مواد می پردازد. تکنیک های تکمیلی مانند انتشار عکس معکوس، پراش فوتوالکترون، طیف سنجی فوتون شامل مادون قرمز و اشعه ایکس و طیف سنجی تونل روبشی ارائه شده است. این کتاب نه تنها دامنه وسیعی از طیف‌سنجی فوتوالکترونی جامدات را ارائه می‌کند، بلکه درک ما را از ساختارهای الکترونیکی فراتر از طیف‌سنجی فوتوالکترونی گسترش می‌دهد.

Photoelectron spectroscopy is now becoming more and more required to investigate electronic structures of various solid materials in the bulk, on surfaces as well as at buried interfaces. The energy resolution was much improved in the last decade down to 1 meV in the low photon energy region. Now this technique is available from a few eV up to 10 keV by use of lasers, electron cyclotron resonance lamps in addition to synchrotron radiation and X-ray tubes. High resolution angle resolved photoelectron spectroscopy (ARPES) is now widely applied to band mapping of materials. It attracts a wide attention from both fundamental science and material engineering. Studies of the dynamics of excited states are feasible by time of flight spectroscopy with fully utilizing the pulse structures of synchrotron radiation as well as lasers including the free electron lasers (FEL). Spin resolved studies also made dramatic progress by using higher efficiency spin detectors and two dimensional spin detectors. Polarization dependent measurements in the whole photon energy spectrum of the spectra provide useful information on the symmetry of orbitals. The book deals with the fundamental concepts and approaches for the application of this technique to materials studies. Complementary techniques such as inverse photoemission, photoelectron diffraction, photon spectroscopy including infrared and X-ray and scanning tunneling spectroscopy are presented. This book provides not only a wide scope of photoelectron spectroscopy of solids but also extends our understanding of electronic structures beyond photoelectron spectroscopy.