Electronic depth profiles with atomic layer resolution from resonant soft x-ray reflectivity
Electronic depth profiles with atomic layer resolution from resonant soft x-ray reflectivity
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通过共振软 X 射线反射率获得具有原子层分辨率的电子深度剖面
DOI：
10.1088/1367-2630/17/8/083046
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发表时间：
2015
影响因子：
3.3
通讯作者：
J. Geck
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M. Zwiebler;J. E. Hamann-Borrero;M. Vafaee;P. Komissinskiy;S. Macke;R. Sutarto;B. Buchner;G. A. Sawatzky;L. Alff;J. Geck
人工异质结构的X射线反射率数据的分析通常依赖于组成材料的光学性质的均匀性。然而，当X射线能量被调谐到特定共振位点的吸收边缘时，这种假设可能不再合适。对于实现具有和不具有共振位点的晶格平面的样品，包含处于共振的位点的对应区域将具有与不具有那些位点的区域非常不同的光学性质。在这种情况下，假设整个材料具有均匀光学特性的模型可能无法充分描述反射率。正如我们在这里所示，共振软X射线反射率对这些变化很敏感，即使波长通常比光学性质变化的原子距离大。因此，我们已经开发了一种用于分析共振软X射线反射率数据的方案，该方案通过将材料“切片”成具有特征光学性质的原子平面来考虑材料的原子结构。以LaSrMnO4为例，我们讨论了这种方法的理论和实验意义。我们的分析不仅可以确定重要的结构信息，如界面终止和原子层的堆叠，而且还可以提取具有原子分辨率的深度分辨光谱信息，从而提高了该技术研究表面和界面处涌现现象的能力。
The analysis of x-ray reflectivity data from artificial heterostructures usually relies on the homogeneity of optical properties of the constituent materials. However, when the x-ray energy is tuned to the absorption edge of a particular resonant site, this assumption may no longer be appropriate. For samples realizing lattice planes with and without resonant sites, the corresponding regions containing the sites at resonance will have optical properties very different from regions without those sites. In this situation, models assuming homogeneous optical properties throughout the material can fail to describe the reflectivity adequately. As we show here, resonant soft x-ray reflectivity is sensitive to these variations, even though the wavelength is typically large as compared to the atomic distances over which the optical properties vary. We have therefore developed a scheme for analyzing resonant soft x-ray reflectivity data, which takes the atomic structure of a material into account by'slicing'it into atomic planes with characteristic optical properties. Using LaSrMnO 4 as an example, we discuss both the theoretical and experimental implications of this approach. Our analysis not only allows to determine important structural information such as interface terminations and stacking of atomic layers, but also enables to extract depth-resolved spectroscopic information with atomic resolution, thus enhancing the capability of the technique to study emergent phenomena at surfaces and interfaces.
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