Angle-resolved photoemission spectroscopy using a micro-focused beam spot [micro-angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES)] is becoming a powerful tool to elucidate key electronic states of exotic quantum materials. We have developed a versatile micro-ARPES system based on the synchrotron radiation beam focused with a Kirkpatrick–Baez mirror optics. The mirrors are monolithically installed on a stage, which is driven with five-axis motion, and are vibrationally separated from the ARPES measurement system. Spatial mapping of the Au photolithography pattern on Si signifies the beam spot size of 10 µm (horizontal) × 12 µm (vertical) at the sample position, which is well suited to resolve the fine structure in local electronic states. Utilization of the micro-beam and the high precision sample motion system enables the accurate spatially resolved band-structure mapping, as demonstrated by the observation of a small band anomaly associated with tiny sample bending near the edge of a cleaved topological insulator single crystal.

1.
Very High Resolution Photoelectron Spectroscopy
, edited by
S.
Hüfner
(
Springer
,
2007
).
2.
A.
Damascelli
,
Z.
Hussain
, and
Z.-X.
Shen
,
Rev. Mod. Phys.
75
,
473
(
2003
).
3.
J. C.
Campuzano
,
M. R.
Norman
, and
M.
Randeria
, in
Physics of Superconductors
, edited by
K. H.
Bennemann
and
J. B.
Ketterson
(
Springer
,
Berlin
,
2004
), Vol. II, pp.
167
273
.
4.
M. Z.
Hasan
and
C. L.
Kane
,
Rev. Mod. Phys.
82
,
3045
(
2010
).
5.
Y.
Ando
,
J. Phys. Soc. Jpn.
82
,
102001
(
2013
).
7.
J. A.
Sobota
,
Y.
He
, and
Z.-X.
Shen
,
Rev. Mod. Phys.
93
,
025006
(
2021
).
8.
D.
Hsieh
,
Y.
Xia
,
L.
Wray
,
D.
Qian
,
A.
Pal
,
J. H.
Dil
,
J.
Osterwalder
,
F.
Meier
,
G.
Bihlmayer
,
C. L.
Kane
,
Y. S.
Hor
,
R. J.
Cava
, and
M. Z.
Hasan
,
Science
323
,
919
(
2009
).
9.
S.
Souma
,
K.
Kosaka
,
T.
Sato
,
M.
Komatsu
,
A.
Takayama
,
T.
Takahashi
,
M.
Kriener
,
K.
Segawa
, and
Y.
Ando
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
216803
(
2011
).
10.
M.
Hoesch
,
M.
Muntwiler
,
V. N.
Petrov
,
M.
Hengsberger
,
L.
Patthey
,
M.
Shi
,
M.
Falub
,
T.
Greber
, and
J.
Osterwalder
,
Phys. Rev. B
69
(
R
),
241401
(
2004
).
11.
C.
Tusche
,
A.
Krasyuk
, and
J.
Kirschner
,
Ultramicroscopy
159
,
520
(
2015
).
12.
F.
Schmitt
,
P. S.
Kirchmann
,
U.
Bovensiepen
,
R. G.
Moore
,
L.
Rettig
,
M.
Krenz
,
J.-H.
Chu
,
N.
Ru
,
L.
Perfetti
,
D. H.
Lu
,
M.
Wolf
,
I. R.
Fisher
, and
Z.-X.
Shen
,
Science
321
,
1649
(
2008
).
13.
Y. H.
Wang
,
H.
Steinberg
,
P.
Jarillo-Herrero
, and
N.
Gedik
,
Science
342
,
453
(
2013
).
14.
M.
Cattelan
and
N.
Fox
,
Nanomaterials
8
,
284
(
2018
).
15.
H.
Iwasawa
,
Electron. Struct.
2
,
043001
(
2020
).
16.
Y.
Shi
,
J.
Kahn
,
B.
Niu
,
Z.
Fei
,
B.
Sun
,
X.
Cai
,
B. A.
Francisco
,
D.
Wu
,
Z.-X.
Shen
,
X.
Xu
,
D. H.
Cobden
, and
Y.-T.
Cui
,
Sci. Adv.
5
,
eaat8799
(
2019
).
17.
F.
Schindler
,
Z.
Wang
,
M. G.
Vergniory
,
A. M.
Cook
,
A.
Murani
,
S.
Sengupta
,
A. Y.
Kasumov
,
R.
Deblock
,
S.
Jeon
,
I.
Drozdov
,
H.
Bouchiat
,
S.
Guéron
,
A.
Yazdani
,
B. A.
Bernevig
, and
T.
Neupert
,
Nat. Phys.
14
,
918
(
2018
).
18.
Y.
Cao
,
V.
Fatemi
,
A.
Demir
,
S.
Fang
,
S. L.
Tomarken
,
J. Y.
Luo
,
J. D.
Sanchez-Yamagishi
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
E.
Kaxiras
,
R. C.
Ashoori
, and
P.
Jarillo-Herrero
,
Nature
556
,
80
(
2018
).
19.
M. I. B.
Utama
,
R. J.
Koch
,
K.
Lee
,
N.
Leconte
,
H.
Li
,
S.
Zhao
,
L.
Jiang
,
J.
Zhu
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
P. D.
Ashby
,
A.
Weber-Bargioni
,
A.
Zettl
,
C.
Jozwiak
,
J.
Jung
,
E.
Rotenberg
,
A.
Bostwick
, and
F.
Wang
,
Nat. Phys.
17
,
184
(
2021
).
20.
S.
Lisi
,
X.
Lu
,
T.
Benschop
,
T. A.
de Jong
,
P.
Stepanov
,
J. R.
Duran
,
F.
Margot
,
I.
Cucchi
,
E.
Cappelli
,
A.
Hunter
,
A.
Tamai
,
V.
Kandyba
,
A.
Giampietri
,
A.
Barinov
,
J.
Jobst
,
V.
Stalman
,
M.
Leeuwenhoek
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
L.
Rademaker
,
S. J.
van der Molen
,
M. P.
Allan
,
D. K.
Efetov
, and
F.
Baumberger
,
Nat. Phys.
17
,
189
(
2021
).
21.
P. V.
Nguyen
,
N. C.
Teutsch
,
N. P.
Wilson
,
J.
Kahn
,
X.
Xia
,
A. J.
Graham
,
V.
Kandyba
,
A.
Giampietri
,
A.
Barinov
,
G. C.
Constantinescu
,
N.
Yeung
,
N. D. M.
Hine
,
X.
Xu
,
D. H.
Cobden
, and
N. R.
Wilson
,
Nature
572
,
220
(
2019
).
22.
M.
Kotsugi
,
W.
Kuch
,
F.
Offi
,
L. I.
Chelaru
, and
J.
Kirschner
,
Rev. Sci. Instrum.
74
,
2754
(
2003
).
23.
J.
Avila
,
A.
Boury
,
B.
Caja-Muñoz
,
C.
Chen
,
S.
Lorcy
, and
M. C.
Asensio
,
J. Phys.: Conf. Ser.
849
,
012039
(
2017
).
24.
R. J.
Koch
,
C.
Jozwiak
,
A.
Bostwick
,
B.
Stripe
,
M.
Cordier
,
Z.
Hussain
,
W.
Yun
, and
E.
Rotenberg
,
Synchrotron Radiat. News
31
,
50
(
2018
).
25.
E.
Rotenberg
and
A.
Bostwick
,
J. Synchrotron Radiat.
21
,
1048
(
2014
).
26.
H.
Iwasawa
,
P.
Dudin
,
K.
Inui
,
T.
Masui
,
T. K.
Kim
,
C.
Cacho
, and
M.
Hoesch
,
Phys. Rev. B
99(R)
,
140510
(
2019
).
27.
P.
Dudin
,
P.
Lacovig
,
C.
Fava
,
E.
Nicolini
,
A.
Bianco
,
G.
Cautero
, and
A.
Barinov
,
J. Synchrotron Radiat.
17
,
445
(
2010
).
28.
M.
Hoesch
,
T. K.
Kim
,
P.
Dudin
,
H.
Wang
,
S.
Scott
,
P.
Harris
,
S.
Patel
,
M.
Matthews
,
D.
Hawkins
,
S. G.
Alcock
,
T.
Richter
,
J. J.
Mudd
,
M.
Basham
,
L.
Pratt
,
P.
Leicester
,
E. C.
Longhi
,
A.
Tamai
, and
F.
Baumberger
,
Rev. Sci. Instrum.
88
,
013106
(
2017
).
29.
S. V.
Borisenko
,
Synchrotron Radiat. News
25
,
6
(
2012
).
30.
UVSOR ACTIVITY REPORT 2019, UVSOR Synchrotron Facility, Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences, Okazaki, Aichi, Japan, p. 23.
31.
C.
Bigi
,
P. K.
Das
,
D.
Benedetti
,
F.
Salvador
,
D.
Krizmancic
,
R.
Sergo
,
A.
Martin
,
G.
Panaccione
,
G.
Rossi
,
J.
Fujii
, and
I.
Vobornik
,
J. Synchrotron Radiat.
24
,
750
(
2017
).
32.
K.
Amemiya
and
T.
Ohta
,
J. Synchrotron Radiat.
11
,
171
(
2004
).
33.
L.
Rebuffi
and
M.
Sánchez del Río
,
J. Synchrotron Radiat.
23
,
1357
(
2016
).
34.
L.
Rebuffi
and
M.
Sanchez del Rio
,
Proc. SPIE
10388
,
103880S
(
2017
).
35.
T.
Hara
,
T.
Tanaka
,
T.
Tanabe
,
X.-M.
Maréchal
,
K.
Kumagai
, and
H.
Kitamura
,
J. Synchrotron Radiat.
5
,
426
(
1998
).
36.
K.
Tsuchiya
,
M.
Adachi
,
T.
Shioya
,
T.
Honda
,
Y.
Tanimoto
,
T.
Nogami
,
S.
Asaoka
, and
K.
Ueda
,
AIP Conf. Proc.
1741
,
020023
(
2016
).
37.
38.
W.
Gong
,
Y.
Liu
,
W.-T.
Liao
,
J.
Gibbons
, and
J. E.
Hoffman
,
Rev. Sci. Instrum.
92
,
013703
(
2021
).
39.
Y.
Xia
,
D.
Qian
,
D.
Hsieh
,
L.
Wray
,
A.
Pal
,
H.
Lin
,
A.
Bansil
,
D.
Grauer
,
Y. S.
Hor
,
R. J.
Cava
, and
M. Z.
Hasan
,
Nat. Phys.
5
,
398
(
2009
).
40.
H.
Zhang
,
C.-X.
Liu
,
X.-L.
Qi
,
X.
Dai
,
Z.
Fang
, and
S.-C.
Zhang
,
Nat. Phys.
5
,
438
(
2009
).
You do not currently have access to this content.