准一维电荷密度波材料Ta2NiSe7 的转角及变温拉曼光谱研究

近年来, 低维过渡金属硫族化合物Ta2NiSe7 因其独特的电荷密度波和特殊的拓扑能带结构而引起广泛关注. 本文利用拉曼光谱技术对准一维电荷密度波材料Ta2NiSe7 的声子模式进行了系统研究. 角度依赖的偏振拉曼光谱实验表明室温下可以观测到19 个拉曼峰, 且所有观察到的拉曼模式强度随样品旋转呈周期性变化, 这意味着Ta2NiSe7 具有较高的面内各向异性. 通过群论分析, 我们确定了拉曼峰的具体模式为Ag 和Bg 两种原子振动模式. 在温度依赖的偏振拉曼光谱测量中, 我们在低温下还观察到了新的声子峰, 推测与电荷密度波结构调制引起的晶格畸变有关. 本研究提供了对Ta2NiSe7 声子振动的全面理解, 这可能为进一步研究电荷密度波与声子振动之间的关联提供参考意义.     

基于偏振拉曼散射光谱的4H-SiC晶体各向异性特性研究

采用背向散射偏振配置,对半极性a面(1120)生长的4H-SiC晶体,测量了激发光偏振方向与光轴成不同角度时各声子振动的偏振拉曼散射光谱,研究了不同声子模式的偏振拉曼散射光的强度变化与性质。利用拉曼选择定则,对实验结果进行拟合分析得到了不同声子模式的拉曼散射矩阵张量元系数及其各向异性特征。研究结果为深入了解4H-SiC晶体的微观结构和各向异性性质提供依据。     

二维材料及其异质结的声子物理研究

声子是固体最重要的元激发之一,是理解材料摩尔热容、德拜温度以及热膨胀系数等热力学性质的基础,同时电声子相互作用也决定了固体的电导和超导等特性。拉曼光谱是表征固体声子物理的重要实验手段,不仅能表征材料的结构和质量,还能提供材料声子性质、电子能带结构、电声耦合等信息。文章将拉曼光谱应用于二维材料及其范德瓦尔斯异质结的声子物理研究。先简单介绍二维材料的层间振动声子模式和层内振动声子模式,其中层间振动声子模式的频率可用线性链模型来计算,而强度则可用层间键极化率模型来解释;同类层内振动声子模式的Davydov劈裂峰之间的频率差异可用范德瓦尔斯模型拟合。随后,将这些模型推广到二维范德瓦尔斯异质结中,以转角多层石墨烯、MoS_2/石墨烯和hBN/WS_2为例介绍了范德瓦尔斯异质结的声子谱,阐述如何应用线性链模型和经典键极化率模型计算层间振动模的频率和强度,并由此给出二维范德瓦尔斯异质结的界面耦合强度和各层间呼吸模的电声耦合强度等重要参数。     

硅纳米线拉曼光谱的研究

声子限制效应会引起本征硅纳米线拉曼光谱红移及不对称宽化,但研究发现其并非引起硅纳米线拉曼光谱改变的主要因素。研究表明,由于在拉曼光谱测量中,通常使用的入射激光功率都在5 mW以上,激光加热会导致很高的局部温度,从而引起拉曼光谱大幅度红移并对称宽化,这是硅纳米线拉曼光谱红移的主要影响因素。另外,激光功率很高时,由激光激发的载流子会与声子发生Fano型干涉,从而使硅纳米线拉曼光谱发生Fano型红移和不对称宽化。除此之外,对小直径本征硅纳米线,声子限制效应导致波矢选择定弛则弛豫,使不在布里渊区中心的声子也可以参与拉曼散射,因而其拉曼光谱中除常见的几个拉曼峰外还会出现新拉曼峰。     

空间盘绕型声学超材料的亚波长拓扑谷自旋态

声子晶体的Dirac线性色散关系,使其具有奇特的声拓扑特性,在声波控制领域具有良好的应用前景.目前,声子晶体的拓扑边缘态主要基于Bragg散射所产生的能带结构,难以实现低频声波的受拓扑保护单向边缘传输.本文引入空间盘绕结构,设计了具有C_(3v)对称性的空间盘绕型声学超材料,并研究其布里渊区高对称点(K/K'点)的亚波长Dirac锥形线性色散.接着,通过旋转打破空间盘绕型声学超材料的镜像对称性,使其Dirac简并锥裂开而产生亚波长拓扑相变和亚波长拓扑谷自旋态.最后,采用拓扑相位互逆的声学超材料构造拓扑界面,实现声拓扑谷自旋传输.空间盘绕型声学超材料的亚波长Dirac线性色散与亚波长拓扑谷自旋态突破了声子拓扑绝缘体的几何尺寸限制,为声拓扑稳健传输在低频段的应用提供理论基础.     

n-SiC拉曼散射光谱的温度特性

测量了采用离子注入法得到掺N的n-SiC晶体从100—450 K的拉曼光谱. 研究了SiC一级拉曼谱、电子拉曼散射谱及二级拉曼谱的温度效应. 实验结果表明,大部分SiC一级拉曼峰会随温度升高向低波数方向移动,但声学模红移(峰值位置向低频方向移动)的幅度较光学模小. 重掺杂4H-SiC的纵光学声子等离子体激元耦合(LOPC)模频率随温度升高表现出先蓝移(峰值位置向高频方向移动)后红移的变化趋势,表明LOPC模的温度特性不仅会受到非简谐效应的影响,还与实际已离化杂质浓度有关. 电子拉曼散射峰线宽随温度升高而增 关键词： 碳化硅 温度 纵光学声子等离子体激元耦合模 电子拉曼散射     

共振拉曼效应和电子-声子耦合对线性多烯分子共振拉曼光谱的影响

线性多烯分子具有高强度且信息丰富的共振拉曼光谱,在生物学、光电材料和医学等方面都有一定应用.而含有共轭双键的短链β胡萝卜素分子是多烯分子中极具有代表性的分子.在激发光作用下π电子与CC键振动相互作用影响着吸收光谱和拉曼光谱,而共振拉曼效应和电子-声子耦合影响着共振拉曼光谱的强度、频率和线型.测量了β胡罗卜素分子在二氯乙...     

钽酸锂晶体的喇曼光谱及其方向色散的测定

为了测定钽酸锂铁电晶体异常声子的方向色散,我们找到一种较为满意的直角散射几何配置,制备了十个不同取向的样品,并为消除内反射光引起的附加散射,在样品表面上镀了增透膜,获得了波夫与光轴成不同夹角时的一系列寻常声子和异常声子的喇曼光谱.对这些喇曼光谱进行了识别,认定了四个A_1光学声子和九个E光学声子,确定了十三个异常声子方向色散支.由于全部异常声子的散射峰能始终一起出现在同一喇曼光谱中,使得异常声子方向色散的确定一目了然.最后用单轴晶体异常声子方向色散公式计算了异常声子的方向色散曲线,实验与理论计算相当符合.     

非共振条件下单壁碳纳米管拉曼散射强度的计算

利用非共振情况下的键极化模型理论，对单壁碳纳米管的拉曼光谱强度进行了研究.考察了碳纳米管结构、入射光和散射光的偏振方向以及管轴的取向对散射光强度的影响.计算结果表明，光的偏振方向对拉曼散射强度影响较大，而手性对拉曼光谱的影响较小.针对碳管样品的实际情况，给出了无规取向碳管的拉曼散射光谱. 关键词： 碳纳米管 拉曼散射 声子 键极化     

双层石墨烯位于1800—2150cm~(-1)频率范围内的和频拉曼模

文章利用拉曼光谱研究了双层石墨烯在1800—2150 cm-1范围内的和频拉曼模.基于双共振拉曼散射理论,利用多波长激光拉曼散射结合声子色散曲线分别从实验上和理论上分析发现,双层石墨烯在此频率范围内主要存在4个拉曼模,它们主要由LO和LA或iTA按不同共振散射方式所组成的4个和频模,而iTO和oTO参与和频的可能性很小.文章澄清了学术界在1800—2150 cm-1频率范围内和频模的解释,有助于进一步深入理解多层石墨烯在此范围内的和频模.     

二维复式声子晶体中基元配置对声学能带结构的影响

研究了二维复式声子晶体中基元配置对其声学能带结构的影响,发现当声子晶体的基元配置改变时,声子晶体的不可约布里渊区也会改变,而且部分能带的极值不再在高对称线上.特别地,在某些基元配置下,不可约布里渊区扩大为整个第一布里渊区.因此,对于对称性较高的复式晶格声子晶体,可用通常的方法得到能带结构,而对于对称性较低的复式晶格结构声子晶体,只有采用对整个第一布里渊区进行研究的方法,才能获得可信的能带结构及带隙.     

类胡萝卜素的分子光谱研究

类胡萝卜素是含有9个CC共轭双键的短链多烯类生物分子. 特殊的分子结构, 使其不仅在光采集, 光防护, 防癌, 抗癌等生物学领域有重要应用, 而且在分子导线, 光开关, 滤光器等光电器件研制中也有重要的非生物学应用. 本文对它的分子光谱进行研究和总结, 结果表明, 类胡萝卜素具有宽带荧光, 将其用于荧光增强受激拉曼散射可以获得宽带受激拉曼散射; 电子能隙随温度降低而收缩, 电子吸收光谱红移, 这特性使它能研制优质半导体元件; 极大的拉曼活性和三阶非线性系数, CC键基频拉曼散射截面可以比普通分子大10个数量级, 和频、倍频拉曼散射强度也很高, 低温下与基频强度比可达0.5. 类胡萝卜素分子的这些光谱特性对多烯类分子结构、性能研究及其在非生物学中的应用有重要参数价值.     

黑磷各向异性拉曼光谱表征及电学特性

采用机械剥离法制备出层状黑磷,通过微纳加工制备0°—360°四对对称电极并以黑磷作为沟道材料的背栅型场效应晶体管,对层状黑磷的拉曼光谱及其场效晶体管的电学输运特性进行了研究.偏振拉曼图谱结果表明,黑磷的3个特征峰强度随偏振角改变呈现180°周期变化;不同角度电极源漏电流表明,黑磷在0°(180°)扶手椅方向附近呈现最大源漏电流,均表现出黑磷各向异性特性.另外,不同电极角度栅压-源漏电流转移特性曲线表明其在45°(225°)和90°(270°)方向呈现微弱双极性,在0°(180°)和135°(315°)方向呈现空穴型输运特性.     

MOCVD生长的GaN和GaN:Mg薄膜的拉曼散射

通过显微拉曼散射对用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在Al2O3衬底上生长的六方相CaN和掺Mg的P型GaN薄膜进行了研究。在两个样品的拉曼散射谱中同时观察到位于640,660cm^-1附近的两个峰。640cm^-1的峰归因于布里渊区边界(L点)最高声学声子的二倍频,而660cm^-1的峰为布里渊区边界的光学声子支或缺陷诱导的局域振动模。掺Mg的GaN在该处的峰型变宽是Mg诱导的缺陷引起的加宽或Mg的局域模与上述两峰叠加的结果。在掺Mg的样品中还观察到276,376cm^-1几个局域模并给予了解释。同时掺Mg的GaN中出现了应力弛豫的现象,掺Mg引起的失配位错和电子-声子相互作用都有可能对E2模的频率产生影响。     

仿岩浆岩玻璃相介观团粒结构类声子限制效应的拉曼光谱研究

应用微晶声子色散理论、量子化学从头计算与拉曼光谱(LWRS、RS)分析技术相结合的方法, 系统地探测了仿超基性岩(MU)、仿基性岩(MB)、仿中性岩(MI)和仿酸性岩(MA)等4个系列玻璃相的介观团粒结构参数及其类声子限制效应, 建立了各自的类声子色散曲线,进而获得了随着体系介观团粒尺度的增加,其低频端声学声子(横模与纵模)振动波数红移、中频及高频端的光学声子(横模与纵模)振动波数紫移、光学声子(横模)之拉曼谱峰的半高宽减小和其介观团粒尺度的变化范围增大等结论。这些结论不但丰富了低维非晶硅酸盐玻璃相及其熔体的类声子色散理论,而且开拓了拉曼光谱研究岩浆岩介观结构的新领域,为探索岩浆的结晶、演化和成矿规律提供重要理论依据及信息。     

Cu_2O纳米线激子精细结构光谱分析

基于显微拉曼光谱仪研究比较单根与多根Cu_2O纳米线荧光光谱特性,通过详细分析显微荧光谱线信息,研究制备得到的Cu_2O纳米线的精细结构。单根Cu_2O纳米线表现出高能激子发射及其高阶声子辅助的光学跃迁谱线。     

长光纤中拉曼光子时间模式的影响因素研究

在有损耗、色散和自相位调制的影响下,通过分段分析法计算了自发拉曼散射光子的二阶相关函数,研究了长光纤中脉冲光泵浦下自发拉曼散射的时间模式特性。研究结果表明：在无色散和自相位调制的情况下,自发拉曼散射光子的二阶相关函数不受泵浦光损耗的影响,仅由泵浦光脉宽和拉曼光子相干时间之间的比值决定,与自发参量下转换光子的二阶相关函数具有相同的表达式;在有色散和自相位调制的情况下,由色散和自相位调制共同引起的泵浦光脉宽变化,以及泵浦光和拉曼光子间色散致走离,使拉曼光子的时间模式发生改变。自发拉曼散射光子的二阶相关函数取决于光纤损耗系数、色散参数和初始泵浦光脉宽等因素,不再与自发参量下的转换光子相同。     

低温下三角绝缘铁磁体的磁振子软化

在二维绝缘铁磁系统基础上建立了一个磁振子声子相互作用模型.利用格林函数方法研究了磁振子声子相互作用下的三角绝缘铁磁体的磁振子谱,计算了布里渊区的Λ线上的磁振子色散曲线.发现在布里渊区边界区域磁振子谱的软化和磁振子谱线增宽最明显.比较了纵向声子与横向声子对磁振子谱的软化与磁振子谱线增宽的影响,也讨论了各项参数,以及温度的变化对磁振子谱的软化与磁振子谱线增宽的影响.     

光子晶体光纤中调制不稳定现象与超连续光谱的产生

研究了光子晶体光纤中调制不稳定性效应.从非线性薛定谔方程出发，计算和分析了光子晶体光纤中反常色散区以及正常色散区内的调制不稳定性现象，详细讨论了超短脉冲的脉宽、峰值功率、高阶色散和高阶非线性效应（如脉冲内喇曼散射、自陡峭效应）对调制不稳定性产生的影响.结果表明：二阶色散对调制不稳定性的影响要远大于三阶色散，同时也发现随着初始脉冲宽度的减小，调制不稳定性旁瓣增大但是强度有所降低.另外还发现高阶非线效应如自陡峭和喇曼效应会在不同程度上抑制调制不稳定性.     

结合椭圆偏振光谱与傅里叶红外光谱的宽禁带半导体薄膜光学特性表征（英文）

宽禁带半导体薄膜,包括碳化硅,氮化镓和氧化锌及其化合物以及异构体,带隙普遍在3.2eV以上,一阶声子特征峰在100至1500cm~(-1)之间。确定能带宽度和声子特征峰有很多方法,比如光致发光、拉曼散射、光学透射谱等,我们提出了一种结合椭圆偏振光谱与红外傅里叶反射谱进行传输矩阵分析的方法,能够同时确定从紫外波段(约250nm)到远红外波段(约22000nm)的薄膜材料色散关系和膜厚。我们构建了基于谐振子的光学函数模型,并论证这个模型很适合用于模拟由各种不同波长入射光波造成的共振吸收。