ARPES-эксперимент в фермиологии квазидвумерных металлов (Обзор)

Abstract

Фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением (ARPES) позволяет непосредственно наблюдать поверхность Ферми и нижележащую электронную структуру кристаллов — базовые концепции, необходимые для расчета всех электронных свойств твердых тел и для выявления природы ключевых электронных взаимодействий, определяющих эти свойства. Метод оказался наиболее эффективен для изучения квазидвумерных металлов, к которым принадлежат наиболее проблемные и, соответственно, интересные соединения, что и стимулировало его быстрое развитие в последние годы. Цель обзора — познакомить читателя с состоянием и возможностями современного ARPES-эксперимента на примере решения таких актуальных задач физики твердого тела, как выяснение механизмов высокотемпературной сверхпроводимости в купратах и сверхпроводниках на основе железа и электронного упорядочения в дихалькогенидах и манганатах

Фотоемісійна спектроскопія з кутовим розділенням (ARPES) дозволяє безпосередньо спостерігати поверхню Фермі та електронну структуру кристалів, що лежить нижче, — базові концепції, які необхідні для розрахунку усіх електронних властивостей твердих тіл та виявлення природи ключових електронних взаємодій, що визначають ці властивості. Метод виявився ефективним для вивчення квазідвовимірних металів, до яких належать найбільш проблемні і, відповідно, цікаві сполуки, що і стимулювало його швидкий розвиток останніми роками. Мета огляду — познайомити читача із станом та можливостями сучасного ARPES-експерименту на прикладі розв’язання таких актуальних задач фізики твердого тіла, якз'ясування механізмів високотемпературної надпровідності у купратах та надпровідниках на основі заліза, а також електронного впорядкування в дихалькогенідах та манганатах.

Angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) enables direct observation of the Fermi surface and underlying electronic structure of crystals — the basic concepts to describe all the electronic properties of solids and to understand the key electronic interactions involved. The method is the most effective to study quasi-2D metals, to which the subjects of almost all hot problems in modern condensed matter physics have happened to belong. This has forced incredibly the development of the ARPES method which we face now. The aim of this paper is to introduce to the reader the state-of-the-art ARPES, reviewing the results of its application to such topical problems as high temperature superconductivity in cuprates and iron based superconductors, and electronic ordering in the transition metal dichalcogenides and manganites.