photoemission spectroscopy - dept. of physics &...

2013 특강

Photoemission Spectroscopy

Lecture note (2014), Y. Kuk

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Introduction

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Introduction

Photoelectron spectroscopy는 1970년 초반부터 고체의 전자구조를 이해하는 가장 중요한

실험 방법 중 하나이다. 특히 70년 후반 부터 synchrotron light source가 개발되며, 빛의

강도가 세지고, polarization을 마음대로 조절하게 되어 더욱 중요한 정보를 많이 주게 되었다.

이 방법에서는 의 빛이 고체에 입사할 때,

photoelectron이 EB로 binding 된 전자를

work function 를 넘어 free electron 형태로

방출하고, 이 방출된 전자의 에너지를 측정하여

고체의 전자 구조를 알아 내는 방법이다. 이 때

방출되는 전자의 kinetic energy는 간단하게

다음과 같은 관계를 갖는다.

ℏ𝜔

𝜙

ℏ𝜔 = 𝜙 + 𝐸𝑘𝑘𝑘 + 𝐸𝐵

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Introduction

초기의 Photoelectron spectroscopy는 UV lamp

를 사용하여 행해졌고, 그림에서 보는 바와 같이

UHV에서 clean된 표면에서 그 고체의 특징 있는

전자 구조를 보여주었다. 고체의 경우

원자나 분자와 달리 secondary electron의 back

ground가 보여지는 것이 특징이었다. 1990

년대부터는 bright light source와 함께, electron

detector의 발전으로 integrated photoemission

뿐만 아니라 angle resolved photoemission이 가

능하게 되어, k dependence electronic

structure mapping 이 가능하게 되었다.

Ne discharge lamp

He discharge lamp

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Light Interaction in an Atom or Molecule

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원자에 electromagnetic wave가 입사하면, 그 파동은 vector potential로 표현

𝐴 𝑟, 𝑡 = 𝐴𝑜𝜀̂ 𝑒𝑘(𝜅∙𝑟−𝜔𝑡)

One electron Hamiltonian은

𝐻 =(�⃗� + 𝑒𝐴)2

2𝑚 + 𝑈(𝑟)

𝐻 = 𝐻𝑜 + 𝐻𝐻

𝐻𝑜 =�⃗�2

2𝑚 + 𝑈(𝑟)

Schrödinger Equation의 해는 Hartree-Fock 같은 계산으로 구해진다.

𝐸 = −𝛻𝜙 −𝜕𝐴𝜕𝑡 𝐻 = 𝛻 × 𝐴

여러 gauge 중 인 gauge를 쓰면, 𝜙 = 0, 𝛻 ∙ 𝐴 = 0

𝐸 = −�̇�

𝐻𝑜|𝑛𝑘 >= 𝐸𝑘𝑘 |𝑛𝑘 >

Time dependent unperturbed Schrödinger Equation에서

𝐻𝑜𝜓𝑜 = 𝑖ℏ𝜕𝜓𝑜

𝜕𝑡

𝜓𝑜𝑘𝑘 𝑟 = |𝑛𝑘 >

𝜓𝑜𝑘𝑘 𝑟, 𝑡 = 𝑒−

𝑘ℏ𝐸𝑛𝑘𝑡|𝑛𝑘 >

Light Atom/Solid Interaction

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𝐻′ =𝑒𝑚𝐴 ∙ �⃗�

𝐻𝜓 = 𝑖ℏ𝜕𝜓𝜕𝑡

𝐻𝑜𝜓𝑜𝑘𝑘 = 𝐸𝑘𝜓𝑜

𝑘𝑘

𝐻𝐻 =𝑒2𝑚

�⃗� ∙ 𝐴 + 𝐴 ∙ �⃗� +𝑝2

2𝑚𝐴2

𝐴, �⃗� = −𝑖ℏ𝛻 ∙ 𝐴

Atomic scale에서는 는 상수와 같으므로 이라 한다. 그러나 이 가정은 고체 표면에서는 성립하지 않을 때가 있고, bulk term과 함께 indirect transition을 주기도 하고, asymmetric line shape의 원인이 되기도 한다.

𝐴 𝛻 ∙ 𝐴 = 0

𝐻′ =𝑒𝐴𝑜𝑚 𝑒𝑘 𝜅∙𝑟−𝜔𝑡 (𝜀̂ ∙ �⃗�)

2nd order time dependent perturbation theory에서 expand하면

𝜓𝑘𝑘 𝑟, 𝑡 = �𝑎𝑚𝑘′(𝑡)𝜓𝑜𝑚𝑘′(𝑟, 𝑡)

𝑚𝑘′


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(𝐻𝑜 + 𝐻′)𝜓𝑘𝑘 = 𝑖ℏ𝜕𝜓𝑘𝑘𝜕𝑡

𝐻𝑜𝜓𝑜 = 𝑖ℏ𝜕𝜓𝑜

𝜕𝑡

양변에 를 곱하고 초기조건을 넣으면 𝑒𝑘ℏ𝑡𝐸𝑙𝑘

′′< 𝑙𝑘′′|

�𝑎𝑚𝑘′ 𝑡 𝐻′𝜓𝑚𝑘′

𝑜 𝑟, 𝑡 =𝑚𝑘′

𝑖ℏ� �̇�𝑚𝑘′ 𝑡 𝜓𝑚𝑘′𝑜 𝑟, 𝑡

𝑚𝑘′

�𝑎𝑚𝑘′ 𝑡 < 𝑙𝑘′′|𝐻′ |𝑚𝑘′ > 𝑒𝑘ℏ 𝐸𝑙𝑘′′−𝐸𝑚𝑘′ 𝑡 =

𝑚𝑘′

𝑖ℏ�̇�𝑙𝑘′′

T=0에서 perturbation이 켜진다고 가정하면

< 𝑙𝑘′′|𝐻′ |𝑚𝑘′ > 𝑒𝑘ℏ 𝐸𝑙𝑘′′−𝐸𝑚𝑘′ 𝑡 = 𝑖ℏ�̇�𝑙𝑘′′

𝑎𝑚𝑘′ 0 = 𝛿𝑚𝑚𝛿𝑘′𝑘

𝑎𝑚′𝑘′

𝑡 = −𝑖ℏ�𝑒

𝑘ℏ 𝐸

𝑗′𝑘′−𝐸𝑗𝑘 𝑡′

𝑡

0

< 𝑗′𝑘′ 𝐻′ 𝑗𝑘 > 𝑑𝑡𝐻

의 transition probability는 𝑗𝑘 → 𝑗𝐻𝑘𝐻

𝑊 𝑗′𝑘′, 𝑗𝑘, 𝑡 = 𝑎𝑚′𝑘′

(𝑡)2


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< 𝑗′𝑘𝐻 𝐻′ 𝑗𝑘 > =𝑒𝐴𝑜𝑚 𝑒−𝑘𝜔𝑡 < 𝑗′𝑘𝐻 𝑒𝑘𝜅∙𝑟𝜀̂ ∙ �⃗� 𝑗𝑘 >

원자 내에서는 이라는 가정을 사용하여 – (electric dipole approximation!!) 𝜅 ∙ 𝑟 ≈ 0

𝑊 𝑗′𝑘′, 𝑗𝑘, 𝑡 =2𝜋ℏ

𝑒𝐴𝑜𝑚

2

𝜀̂ ∙ �⃗�𝑚′𝑚 𝑘2𝛿𝑘𝑘′𝛿(𝐸

𝑚′𝑘′− 𝐸𝑚𝑘 − ℏ𝜔)

�⃗�𝑚′𝑚 𝑘 = �𝜓𝑚′𝑘′∗ 𝑟 �⃗�𝜓𝑚𝑘 𝑟 𝑑𝑟

여기서 이를 Fermi Golden Rule이라 한다.

고체 내에서는 는 Bloch state로 사용되고, momentum conservation law는 로 대치된다. 즉 에너지 보존, Reduced zone scheme에서 momentum 보존이 된다.

𝜓𝑚𝑘 𝑟

𝛿𝑘−𝑘′,�⃗�

Dipole approximation의 결과

𝜀̂ ∙< 𝑓 �⃗� 𝑖 > =𝑖𝑚ℎ 𝜀̂ ∙< 𝑓|[𝐻𝑜, 𝑟|𝑖 > ~ − 𝑒

𝐸𝑓 − 𝐸𝑘ℎ < 𝑓|𝑟|𝑖 >

1) Parity는 바뀌어야 하고, 2) 3) 4)

∆𝑠 = 0, ∆𝑚𝑠 = 0 ∆𝑚𝑙 = 0, ±1 ∆𝑙 = ±1

Ehrenfest theorem

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Light Atom Interaction

𝑑𝜎𝑑ℎ𝜈 = 4𝜋2𝛼ℎ𝜈� 𝜀̂ ∙ 𝜓𝑓 �𝑟𝑙

𝑙

𝜓𝑘

2

𝑓

𝛿(𝐸𝑓 − 𝐸𝑘 − ℎ𝜈)

Initial state: Neutral atom Final state: Ionized atom + free electron

• For Helium

𝜓𝑘 = 𝜙1𝜙2 𝜓𝑓 = 𝜙1𝜀2

𝐸1𝑠 + 𝐸𝑒 = 𝐸1𝑠 + 𝐸1𝑠 + ℎ𝜈

𝐸𝑒 = ℎ𝜈 − 𝐵𝐸1𝑠(24.6 𝑒𝑒)

• Koopman’s Theorem

방출되는 photoelectron의 에너지는 전자 N 개의 원자의 에너지 준위와 N-1 개의 이온과 free electron 의 차이이다. 즉 relaxation이 없으면 𝐸𝑒 = 𝐸𝑓𝑘𝑘𝑓𝑙 𝑁 − 1 − 𝐸𝑘𝑘𝑘𝑡𝑘𝑓𝑙(𝑁)

• 우측에서 이론과 실험의 15eV 차이는 relaxation 으로부터 기인된다.

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X-ray and Ultraviolet Photoemission Spectroscopy

• Core electron은 주로 각 원소마다 binding 에너지가 달라 chemical finger-printing에 쓰인다. • Valence electron은 고체의 전자구조, 전기 및 열 전도도, 자성 연구 등에 쓰인다.

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Binding Energy EB

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Binding Energy EB

• Calculated X-ray cross section은 최대 정도이다. • 고체의 경우 1monolayer에 약 정도의 원자가 있으므로, 한 층에서 한 photon에 10-3 개의 photoelectron이 나온다. • 실험실에서 사용하는 x-ray source가 1012 개/sec 의 photon을 내므로, 한 원자층은 109 개/sec의 의 photoelectron count를 준다. • Low Z element는 낮은 cross section을 갖는다.

• 각각 다른 subshell은 다른 cross section을 갖는다. • 같은 탄소도 화합결합에 따라 binding energy는 달라도 cross section은 같다. 예) C, CF4, CH4

𝜎𝑘𝑚~10−18 𝑐𝑚2

1015 개/𝑐𝑚2

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Competing Processes

• X-ray로 core hole을 만들면, x-ray photoemission 후, x-ray fluorescence, Auger electron emission과 같은 competing process가 있다.

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Auger versus X-ray Fluorescence

• 낮은 에너지에서는 Auger electron emission cross section이 크다. (< 500 eV)

• 높은 에너지에서는 (> 2 keV) XRF의 cross section이 크다.

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Final State Effect

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Satellite Peaks

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Final State Effect

• Ion이 ionized 된 상태의 final state effect가 satellite peak으로 나타난다.

• Photoelectron의 excitation 이 갈 state가 없으면, satellite이 lower kinetic energy나 higher binding energy에 나타난다. - excitation of electron to bound state : shake-up satellite - excitation of electron to unbound state (continuum) state: sake-off • Longer excited states 들은 final state effect가 더욱 많이 나타난다.

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One Way to Explain Satellite Peaks

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Final State Effect in Satellite Peaks

• Photon은 single particle operator 이나,

• 실제에는 2 개 이상의 전자가 관여하여 final state effect를 준다. (e-e correlation)

• 그러므로 satellite peaks는 e-e correlation과 relaxation effect의 결과이다.

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Initial State Effect: Spin-Orbit Coupling

𝐻𝑜 = 𝐻𝑜 𝑘𝑖𝑛 + 𝐻𝑜 𝑒 − 𝑛 + 𝐻𝑜 𝑒 − 𝑒 + 𝐻𝑜 𝑠 − 𝑜

= �𝑝𝑘2

2𝑚 + �−𝑍𝑒𝑘2

𝑟𝑘+

𝑁

1

𝑁

1

�𝑒𝑘2

𝑟𝑘𝑚+ �𝜁(𝑟𝑘)𝑙𝑘 ∙ 𝑠𝑘

𝑁

1

𝑁

𝑘>𝑚

• Orbital angular momentum spin angular momentum 과의 coupling 에서 생기는 term

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Initial State Effect: Spin-Orbit Coupling

• Total Angular Momentum 𝑗 = 𝑙 ± 𝑠

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Number of Spin-Orbit Split Levels

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Initial State Effect: Chemical Shift

• Chemical shift: 주위의 원자들과 chemical bonding, 또는 crystal binding 때문에 core level binding energy가 변화하는 현상 • Gas phase에서도 core level binding energy가 다르다.

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Chemical Shift 2

• Chemical shift는 initial state effect라고 한다. (relaxation process들은 어떤 경우나 크기가 유사하다.) • 이를 이용하여 functional group, chemical environment, oxidation state 등을 알아내 는데 사용된다. • 우측의 Ti element와 TiO2를 비교하면, spin orbit coupling 양은 Ti가 Ti Ti4+로 산화하며, 크기가 대충 비슷하나 (약간 변화) 전체적으로 high binding energy로 이동한 것을 볼 수 있다.

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Light Interaction in a Solid

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Free Electron Dispersion Relation in 3D, 2D, 1D

많은 물리 현상은 Fermi level 근방 kBT 에너지 안에서 일어난다. (dc conductivity, superconductivity, magnetism) 상온에서 kBT ~ 25 meV.

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Photoemission in a Solid

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Mapping Electron Density of States

𝑊 𝐸,ℏ𝜔 ∝� 𝐴 ∙ 𝜓𝑓 �⃗� 𝑘 𝜓𝑘2𝛿𝑘+�⃗�,𝑘′

𝑓𝑘

𝛿(𝐸𝑓𝑘′ − 𝐸𝑘𝑘 − ℏ𝜔)𝛿(𝐸𝑓𝑘′ − 𝐸)𝑑3𝑘

𝑊 𝐸,ℏ𝜔 ∝� 𝑀𝑓𝑘2

𝑓𝑘

𝛿(𝐸𝑓𝑘′ − 𝐸𝑘𝑘 − ℏ𝜔)𝛿(𝐸𝑓𝑘′ − 𝐸)𝑑3𝑘

For �⃗� = 0, 𝑘′ = 𝑘

By neglecting energy dependence of 𝑀𝑓𝑘

𝐸𝑓 𝑘 = 𝐸𝑓 𝑘 =ℏ2𝑘2

2𝑚

𝑊(𝐸,ℏ𝜔) ∝� 𝑀𝑓𝑘2

𝑓𝑘

𝐷(𝐸 − ℏ𝜔)

𝑊(𝐸,ℏ𝜔) ∝ 𝐷(𝐸𝑘)

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Three Step Process in Solid

Berglund and Spicer

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Photoelectron Mean Free Path

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Inelastic Background

• XPS spectra를 보면 항상 stepped 되어 있다. higher binding energy를 갖는 photoelectron 은 항상 높은 background 를 갖는다. • 이는 photoelectron 이 생긴 후 표면까지 오는 동안 생긴 inelastic process 때문이다. • 표면 근방의 전자만이 inelastic process를 겪지 않고 detector에 도달한다. • 표면에서 먼데서 오는 전자는 에너지를 많이 잃어 마치 Ekin가 크거나 Binding Energy가 큰 것처럼 보인다. • 물론 아주 깊은 곳에서 나오는 전자는 표면에 도달하지 못한다.

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전형적인 XPS Spectrum

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X-ray Photoemission Spectroscopy

• Basic surface characterization tool

• Incident x-ray

• Photoelectron 50 – 800 eV

• More surface sensitive

• Surface Atomic concentration을 측정할 수 있다.

• 표면 원자의 chemical state를 알 수 있다.

• Depth profiling이 가능하다.

• Li 부터 U까지 측정이 가능하다.

• Non-destructive하다

• 정량적 측정이 가능하다.

• 전도체 절연체 모두 측정이 가능

• 0.01 atomic percentage까지 측정 가능

• 공간 분해능 ~ μm

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Many Body Effect

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Many-body Effect in Photoemission

Electron-electron interaction Electron-phonon interaction

Light에 의하여 Photoelectron을 잃고, 주위의 전자나 phonon이 반응을 하며 many-body effect가 나타난다.

Peak 이 shift하거나 Line이 excited interacting에 의해 broadening 되고, Spectral weight이 high-binding energy 로 shift 된다.

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Electron-Electron Effect in Photoemission

우리가 앞에서 유도한 Fermi golden rule은 N개의 전자 𝜓𝑘𝑁에서 N개의 전자 𝜓𝑓𝑁 로의 천이를 유도한 경우이다.

𝑤𝑓𝑘 =2𝜋ℏ

𝜓𝑓𝑁 𝐻𝑘𝑘𝑡 𝜓𝑘𝑁2𝛿(𝐸𝑓𝑁 − 𝐸𝑘𝑁 − ℎ𝑣)

사실은 N-1 system을 고려해야 함으로, 위의 식을 N-1의 경우로 생각하여야 하는데, 이는 아주 복잡한 relaxation 과정을 거친다. 여기서 우리는 모든 photoemission 이 아주 빨리 일어난다는 sudden approximation 을 사용하여야 한다. 여기서 final state는 N-1개의 Final state 전자와 1 개의 photoelectron으로 이루어진다.

𝜓𝑓𝑁 = 𝒜𝜙𝑓𝑘𝜓𝑓𝑁−1

여기서𝒜 는 antisymmetric operator이다. 그리고 𝜓𝑓𝑁−1는 남은 N-1개의 전자 wavefunction 이다. 그런데 이 N-1개의 전자는 여러 종류의 excited state들인 𝜓𝑚𝑁−1, 𝐸𝑚𝑁−1일 수 있다. Dl Photoelectron과 photo core hole 상태는 adiabatic approximation에서 서로 분리해서 쓸 수 없다고 가정하고, initial state도 one electron 과 N-1 electron system으로 쓰면. 그러나 이 때의 𝜓𝑘𝑁−1는 N-1 system Hamiltonian의 해가 아니고, N system 해의 1 particle Annihilation 된 해라고 생각하면,

𝜓𝑘𝑁 = 𝒜𝜙𝑘𝑘𝜓𝑘𝑁−1 𝜓𝑘𝑁−1 = 𝑐𝑘𝜓𝑘𝑁

이 때 𝜙𝑘𝑘를 single particle Hartree Fock 해라면, 𝜙𝑓𝑘 𝐻𝑘𝑘𝑡 𝜙𝑘𝑘 ≡ 𝑀𝑓,𝑘𝑘

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해를 다음과 같이 표현할 수 있다.

𝜓𝑓𝑁 𝐻𝑘𝑘𝑡 𝜓𝑘𝑁 = 𝜙𝑓𝑁 𝐻𝑘𝑘𝑡 𝜙𝑘𝑁 𝜓𝑚𝑁−1 𝐻𝑘𝑘𝑡 𝜓𝑘𝑁−1

그 경우 photoemission probability는

𝐼(𝑘,𝐸𝑘𝑘𝑘) = � 𝑀𝑓,𝑘𝑘 2

𝑓,𝑘

� 𝑐𝑚,𝑘2

𝑚

𝛿(𝐸𝑘𝑘𝑘 + 𝐸𝑚𝑁−1 − 𝐸𝑘𝑁 − ℎ𝑣)

Where 𝑐𝑚,𝑘2 = 𝜓𝑚𝑁−1 𝜓𝑘𝑁−1

2 는 N-1 system 이 m의 excited state로 놓일 확률이다.

여기서 m이 한 개 (mo)만 1이고 나머지는 0 이면, 위의 해는 delta function으로 주어진다. 아래 그림은 m이 한 개의 경우 (좌), 여러 개인 (우) 경우를 보여주고 있다.

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Multiple excitation state를 고려할 때, 이 전자 상태들이 correlate 되어 있으면, 결과는 훨씬 복잡하다. 이 경우 Green function formalism을 사용하는데, Bloch state 𝑘 인 전자가 Time t=0에 전자가 더해졌다면 𝑡 − 𝑡𝐻 time –ordered one electron Green function G(t-t’)을 사용하여 기술한다. Time t=0에서 G 𝑘,𝜔 = 𝐺+ 𝑘,𝜔 + 𝐺− 𝑘,𝜔 의 energy momentum 관계를 갖고, 첫 항은 electron addition, 둘째 항은 electron subtraction 이다.

𝐺± 𝑘,𝜔 = �𝜓𝑚𝑁±1 𝑐𝑘

± 𝜓𝑘𝑁2

𝜔 − 𝐸𝑚𝑁±1 + 𝐸𝑘𝑁 ± 𝑖𝜂𝑚

One particle spectral function은

𝐴 𝑘,𝜔 = 𝐴+ 𝑘,𝜔 + 𝐴− 𝑘,𝜔 = −1𝜋 𝐼𝑚𝐺 𝑘,𝜔

𝐴± 𝑘,𝜔 = ∑ 𝜓𝑚𝑁±1 𝑐𝑘± 𝜓𝑘𝑁

2𝛿(𝑚 𝜔 − 𝐸𝑚𝑁±1 + 𝐸𝑘𝑁)

Electron correlation 효과는 self energy correction 으로 구해 진다.

𝐺 𝑘,𝜔 =1

𝜔 − 𝜖𝑘 − Σ 𝑘,𝜔

A 𝑘,𝜔 = −1𝜋

Σ𝐻𝐻 𝑘,𝜔

[𝜔 − 𝜖𝑘 − Σ 𝑘,𝜔 ]2 + Σ𝐻𝐻 𝑘,𝜔2

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𝐴 𝑘,𝜔 = −1𝜋

Σ′′ (𝑘,𝜔)[𝜔 − 𝜀𝑘 − Σ′ 𝑘,𝜔 ]2+[Σ′′ 𝑘,𝜔 ]2

Spectrum Analysis

𝐴 𝑘,𝜔 Probability of adding or removing electron at (𝑘,𝜔)

Σ′ Energy renormalization Σ′′ Lifetime of dressed electron

𝐼 𝑘,𝜔 = 𝐼𝑜 𝑀 𝑘,𝜔2𝑓 𝜔 𝐴(𝑘,𝜔)

: single particle spectral function

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Spectrum Analysis

𝑣𝑘 ,𝑣𝑓 Group velocities of initial and final states

𝑣𝑘⊥ = 𝜕𝐸𝑘/𝜕𝑘⊥

Initial state가 EF 근방이면, Γ𝑘~0 이고, final state 효과 Γ𝑓 만 남는다.

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실험 예: Many-body Effect in Mo(110) Surface State

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Photoemission Theory based on many-Body Scattering Theory

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Experimental Details

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Angle Resolved Photoemission Spectroscopy (ARPES)의 원리

𝐸𝑘𝑘𝑘 = ℎ𝜈 − Φ − 𝐸𝐵

ℏ𝑘∥ = 2𝑚𝐸𝑘𝑘𝑘𝑠𝑖𝑛𝜃

Parallel momentum conservation 법칙에 의하여, 에너지를 변화시키거나 각도 를 변화시키면 값에 따라 peak를 측정하면 dispersion Relation을 구할 수 있다.

𝜃 𝑘

ℏ𝑘⊥ = 2𝑚(𝐸𝑘𝑘𝑘𝑐𝑜𝑠2𝜃+Φ + 𝐸𝐵)

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Snell’s Law in Photoemission

𝑘𝑜𝑜𝑡 =2𝑚ℏ2 𝐸𝑘𝑘𝑘

𝑘𝑘𝑘 =2𝑚ℏ2

(𝐸𝑘𝑘𝑘 + Φ + 𝐸𝐵)

𝑘𝑜𝑜𝑡,∥ = 𝑘𝑘𝑘,∥ ≡ 𝑘∥

𝑠𝑖𝑛𝜃𝑜𝑜𝑡 =𝐸𝑘𝑘𝑘

𝐸𝑘𝑘𝑘 + Φ + 𝐸𝐵

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Cu(111) 표면 위의 Surface State를 측정한 예

+ 는 Λ에 평행, 0는 Λ 에 직각 Dipole transition에서 오는 selection rule

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ARPES 장치

SSRL beamline 5-4

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현재 State-of-the-Art Spectrum Analyser

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V4-SSRL Beamline- Continuous Mapping

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Photon Sources of Photoemission

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Layout of a synchrotron Beamline

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Examples

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1. Original Photoemission Experiment

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2. Band Structure of Noble Metal: Cu(111), Ag(111), Au(111)

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3. Surface: Breakdown of Translational Symmetry

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4. Surface States : 2D Bloch State

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2. ARPES: Cu(111)

D. Materre

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2. ARPES at 80K

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5. Lifetime

2013 특강

6. Electron-Electron Interaction

2013 특강

7. Limitation

2013 특강

8. Hidden Order Transition in URu2Si2

2013 특강

9. Superconducting Order Parameter Symmetry

2013 특강

10. Symmetry Analysis

2013 특강

11. High Temperature Superconductor: Bi2Sr2CaCu2O8+δ

2013 특강

12. 2H-NbNe2 Superconducting Gap

2013 특강

13. High Temperature Superconductor: Bi2Sr2CaCu2O8+δ

Quasiparticle dispersion

Spectral function

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14. Kinks in Band Dispersion: Sign of Electron-Phonon Interaction

In High-Tc superconductor Bi2212 , low binding energy 'kinks‘, due to coupling between the electrons and a bosonic mode(s)

Z.X. Shen, Nature Phys. 5, 718 (2009)

2013 특강

15. Pnictide Superconductor

superconducting gap (Δ) of Ba0.6K0.4Fe2As2

H. Ding , Europhys. Lett. 83, 47001 (2008)

2013 특강

16. Electron and Hole Pockets: Sr2RuO4

Z.X. Shen,.. Y. Tokura, Phys. Rev. Lett. 85, 5194 (2000)

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17. Superconducting C6Ca

C6Ca Graphite

T. Takahashi, Nature Phys. 5, 40 (2009)

2013 특강

18. Effect of Orbital Symmetry: SrTiO3

Nature 469, 190 (2011)

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19. Graphene

Rotenberg LBL

2013 특강

20. Interaction between Itinerant and Localized Electrons

H. Aoki, Physical Review Letters 102, 216401 (2009)

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21. Spin Mapping in Topological Insulator

Spin ARPES

The spin-ARPES system has been used with laboratory laser to show that photoemitted electrons’ spins can be twisted and turned by manipulating the polarization of light from the laser.

A. Lanzara, Nature Phys. in press (2013)

2013 특강

22. Magnetic Impurity Induced Bandgap in Topological Insulator

Z.X. Shen, Science, 329, 659 (2010)

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23. Time-resolved ARPES

Momentum-resolved Quasiparticle Relaxation Dynamics

(relaxation rate of a pump-induced nonequilibrium quasiparticle population)

Alessandra Lanzara, Science 336, 1137 (2012)

The relaxation rate also depends on quasiparticle density, indicating a direct connection to Cooper pair recombination.

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24. Hard X-ray Angle Resolved Photoemission Spectrscopy

C.S. Fadley, Nature Materials, 10, 759 (2011)

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25. Temperature Dependent Photoemission in Pnictide, K0.8Fe2Se2

D.L. Feng, Nature Materials, 10, 273 (2011)

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26. Spin orbit effect on the p states at the top of the valence band of semiconductor

2013 특강

27. Au(111) : The inversion symmetry is broken at the surface

2013 특강

28. Au(111) : The inversion symmetry is broken at the surface –continue

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29. Ag(111) on Au(111) Spin orbit effect

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30. α Decrease with Ag

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31. Rashiba Effect in BiAg(111) Alloy

K. Kern, PRL 98, 186807 (2007)

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