《物理評論快報》報道極端光學創新研究團隊在實現高度自旋極化光電子研究中的新進展

電子不僅具有電荷, 還具有内禀的自旋特性。産生具有高度自旋極化的電子源具有重要的科學意義,可以廣泛應用于手性系統等等。目前産生自旋極化電子的方法主要通過光激發磁性材料（Fe,Co, Ni等）或非鐵磁性材料（如堿金屬、鎢、GaAs等）得到自旋極化電子，這些方法得到電子自旋極化度通常較低。

beat365官方网站、人工微結構和介觀物理國家實驗室“極端光學創新研究團隊”劉運全教授和龔旗煌院士等，實驗上測量了800nm和400nm園偏振激光與Xe原子相互作用作用的多光子電離過程，通過冷靶電子離子動量譜儀，實現光電子能譜和動量譜的高精度測量。實驗上，他們發現在400nm波長條件下，測量到可分辨多光子特征的電子能譜和動量譜結構，如圖1(a)。由于Xe原子具有很強的自旋軌道耦合效應，實驗上觀測到3/2P（紅色箭頭）和1/2P（白色箭頭）引起的能級分裂的動量分布和能量分布.而對于1/2P能級，在園偏振激光作用下，可以選擇性性激發自旋向下或自旋向上的電子 [圖1（d）]，因此，可以通過1/2P能級可以實現高自旋極化度的光電子。

理論上，課題組通過發展能夠包括磁量子數和角動量影響的強場近似理論，實現了園偏振激光作用下多光子電離的光電子動量譜和能譜的數值模拟，得到與實驗一緻的光電子動量分布。通過理論計算發現，在園偏振激光作用下，通過1/2P态，可以産生自旋極化達到90%以上的光電子，而通過3/2P态，自旋極化度最高僅為50%。

該研究工作可應用于産生高自旋極化度的光電子源，這将可以為電子加速器、低能電子衍射(LEED)以及低能電子顯微鏡（LEEM）等提供高自旋極化的電子源，促進采用自旋極化電子束研究手性分子成像問題等等。研究工作發表在近期出版的物理評論快報上, “Energy- and Momentum-resolved photoelectron spin polarization in multiphoton ionization of Xe by circularly polarized fields,”（Phys. Rev. Lett. 120, 043201(2018)上。博士生劉明明同學是該論文第一作者。該工作得到中國國家自然科學基金委、科技部、“極端光學協同創新中心”、“2011計劃”量子物質科學協同創新中心等支持。

文章鍊接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.043201