Spectroscopie ultra-rapide
Spectroscopie de photoémission résolue en temps et en angle
La TR-ARPES prolonge l’ARPES classique en ajoutant une résolution temporelle femtoseconde.
Présentation
Qu’est-ce que l’ARPES ?
La spectroscopie de photoémission résolue en angle (ARPES) analyse la structure de bandes électroniques dans l’espace des impulsions et des énergies pour les supraconducteurs, les isolants topologiques, les dichalcogénures de métaux de transition et d’autres matériaux cristallins. Un faisceau UV profond frappe la surface. Les électrons émis au-dessus du niveau du vide par l’effet photoélectrique sont collectés et balayés autour de l’échantillon. Leur énergie et leur quantité de mouvement donnent une carte complète de la structure de bandes.
Ce que la TR-ARPES ajoute
La spectroscopie de photoémission résolue en temps et en angle (TR-ARPES) étend l’ARPES conventionnelle par une résolution temporelle femtoseconde. Elle résout les processus de diffusion élémentaires directement dans la structure de bandes en fonction de l’énergie et de la quantité de mouvement des électrons, parce que les informations spectrales et dynamiques sont enregistrées ensemble. Dans le schéma pompe–sonde, une impulsion infrarouge femtoseconde excite l’échantillon par création de paires électron–trou, et une impulsion UV retardée sonde la quantité de mouvement et l’énergie des électrons dans la bande de conduction.
Exigences laser
La source idéale produit des photons UV profonds à un haut taux de répétition (quelques centaines de kilohertz ou plus). Une énergie d’impulsion intermédiaire est préférée, parce que des énergies d’impulsion élevées provoquent des effets parasites de charge d’espace à la surface. Le photon UV est typiquement généré par génération d’harmoniques d’ordre élevé dans des solides ou des gaz. Des amplificateurs paramétriques optiques (OPA) tels que ORPHEUS-MIR et ORPHEUS-N, ainsi que des amplificateurs paramétriques à impulsions chirpées, sont utilisés comme sources de pompe et de sonde pour ces expériences.
