Une nouvelle source de lumière pour révolutionner la spectroscopie de photoélectrons
La technique ARPES par laser, récemment introduite et prometteuse, sert à étudier la photoémission d'électrons à partir d'un prélèvement. Elle utilise une lumière ultraviolette monochromatique pour exciter des électrons de la surface de solides cristallins, et mesure la répartition de l'intensité en fonction de l'énergie cinétique des électrons éjectés et de leur angle d'émission. Cette énergie est étroitement associée à la structure électronique du solide, aussi l'analyse de la spectroscopie de photoélectrons apporte des informations sur les propriétés chimiques et physiques fondamentales du matériau. Les scientifiques du projet LASER-ARPES (Laser based photoemission: Revolutionizing the spectroscopy of correlated electrons) ont proposé une source d'ultraviolets laser, qui s'affranchit largement des limitations des sources de lumière synchrotron. En effet, le rayonnement synchrotron exige les coûts élevés de la construction et du maintien d'un accélérateur, et aussi de convertir en une bande étroite une large plage de longueurs d'ondes, un processus à faible rendement. L'équipe du projet a mis au point un système ARPES de laboratoire, qui utilise une diode laser compacte amplifiée avec deux doubleurs de fréquence résonants comme sources d'excitation. Ce laser produit un flux plus lumineux de deux ordres de magnitude que les sources ARPES à synchrotron, et sur une bande bien plus étroite. Le scientifiques ont conduit les premiers tests de cette nouvelle source sur les états de la surface sp du Cu(111), un modèle très utilisé pour l'étude de la structure électronique des matériaux. Pour la première fois ils ont pu résoudre une minime élévation de la dégénérescence du spin dans cet état, qui découle de la brisure de la symétrie d'inversion à la surface. La nouvelle source du projet LASER-ARPES révolutionne la spectroscopie de photoélectrons, apportant des informations sans précédent sur la structure électronique des matériaux. Elle peut aussi notablement augmenter la sensibilité globale de la technique ARPES, permettant d'étudier des matériaux jusqu'ici hors de portée.
Mots‑clés
Spectroscopie de photoélectrons, spectroscopie de photoémission à résolution angulaire, ultraviolet, LASER-ARPES
