液相外延GaAs_(1-x)P_x混晶的光学声子、等离子体激元和LO声子-等离子体激元耦合模

在40—700cm~(-1)波数和4.2—300K温度范围内研究了不同组份液相外延n型CaAs_(1-x)P_x样品的红外反射谱。对反射谱进行了赝谐振子拟合与K-K关系计算。从而获得了有关描述CaAs_(1-x)P_x样品的光学声子模、等离子体激元、LO声子-等离子体激元耦合模的重要物理参量及红外光学常数信息。基于这些计算结果,提出了双导带谷并计及与X能谷相联系的施主能级模型,用它解释等离子体激元频率和实验观察的三支主要的耦合模的温度变化规律。     

液相外延GaAs1-xPx混晶的光学声子、等离子体激元和LO声子-等离子体激元耦合模

在40—700cm^-1波数和4.2—300K温度范围内研究了不同组份液相外延n型CaAs_1-xP_x样品的红外反射谱。对反射谱进行了赝谐振子拟合与K-K关系计算。从而获得了有关描述CaAs_1-xP_x样品的光学声子模、等离子体激元、LO声子-等离子体激元耦合模的重要物理参量及红外光学常数信息。基于这些计算结果,提出了双导带谷并计及与X能谷相联系的施主能级模型,用它解释等离子体激元频率和实验观察的三支主要的耦合模的温度变化规律。 关键词：     

GaMnAs合金中等离子体激元-LO声子耦合模的拉曼光谱研究

理论分析了两种阻尼条件下重掺杂GaAs中的等离子体激元-LO声子耦合模,证实在小阻尼条件下耦合模的拉曼谱分为两支,而在大阻尼条件下只有一个耦合模可以被观测到。推导得到了只出现一个耦合模所需的最小阻尼的解析表达式。测量了Mn组分从2.6%到9%的GaMnAs合金的拉曼光谱。利用等离子体激元-LO声子耦合模理论进行了谱形拟合,得到了所测的GaMnAs合金中的空穴浓度。     

InGaN合金中LO声子-等离子激元耦合模的研究

分别采用532,488 nm可见光和325 nm紫外光激发,对金属有机化学气相沉积法在蓝宝石衬底上生长的六方相InGaN/GaN薄膜样品在室温和78 K低温下的拉曼散射谱进行了研究。在可见光激发时,E₂模和A₁(LO)模的散射信号主要来自GaN层;采用紫外光激发时,A₁(LO)模向低频方向移动且共振增强,此散射信号来自InGaN层。在可见光激发的情况下,在A₁(LO)模的高频方向观察到一个宽峰,此宽峰为InGaN的LO声子-等离子激元耦合模,根据耦合模频率得到InGaN层中的电子浓度为n_ｅ＝1.61×1018 cm-3。紫外光激发时,没有观察到耦合模,A₁(LO)模散射信号主要来自样品表面耗尽层,由此估算样品中的耗尽层宽度大约在40 nm。此外,还对比分析了在室温和78 K低温下LO声子-等离子激元耦合模的散射强度的变化规律,计算了不同温度下等离子激元的屏蔽波矢。这些结论对于了解InGaN材料的基本性质以及氮化物光电器件的开发利用都有重要参考价值。     

GaN载流子浓度和迁移率的光谱研究

用红外反射光谱的方法对生长在蓝宝石衬底上的α-GaN外延薄膜的载流子浓度和迁移率进行了研究.通过测量蓝宝石衬底和不同Si掺杂浓度的一系列GaN外延膜的远红外反射谱并进行理论计算和拟合,得到GaN中的声子振动参量和等离子振荡的频率及阻尼常量,并由此计算得到其载流子浓度和迁移率.计算结果,红外方法得到的载流子浓度与Hall测量相一致,但迁移率比Hall迁移率要低约二分之一.同时红外谱与喇曼谱上明显观察到LO声子与等离子体激元耦合模,(LPP)随掺杂浓度的变化. 关键词： α-GaN外延薄膜 红外反射光谱 载流子浓度 迁移率 LO声子与等离子体激元耦合模 Raman光谱     

三元混晶四层系统的表面和界面声子极化激元

运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了真空/极性二元晶体薄膜/极性三元混晶薄膜/极性二元晶体衬底四层系统的表面和界面声子极化激元.以AlxGa1-xAs/GaAs和ZnxCd1-xSe/ZnSe为例,获得了表面和界面声子极化激元模的色散关系以及表面模和界面模的频率随混晶组分和薄膜厚度的变化关系.结果表明,三元混晶四层异质结系统中存在七支表面和界面声子极化激元模,且这七支表面模和界面模的频率随混晶组分和薄膜厚度呈非线性变化,三元混晶的"单模"和"双模"性也在色散曲线中得到了很好的体现.     

BaTiO3和Ce:BaTiO3晶体极性声子和电磁激元的喇曼散射研究

从声子-电磁激元频率色散关系的普遍公式出发,推导出了单轴晶体的Merten方程和电磁激元的频率色散关系。测量了BaTiO₃和Ce:BaTiO₃晶体的简正模和斜声子的喇曼散射谱,并根据Merten方程,拟合出了斜声子的方向色散曲线;记录了A₁类电磁激元在不同波矢值下的喇曼谱,观察到其频率色散现象.根据以上结果,对A₁(TO)模喇曼谱中两个宽的非对称峰的归属和BaTiO₃晶体的结构相变机制进行了讨论;计算出了这两种晶体的受夹介电常数;分析了掺Ce对BaTiO₃晶体结构的影响。 关键词：     

声波导单模光纤中后向受激布里渊散射的声模分析

本文推导了单模光纤中的声波亥姆霍兹方程,利用分离变量法求解并获得正规声波导导模的特征方程,定义了声模的归一化频率,结合贝塞尔函数的宗量近似分析了声波模式的特征值范围、截止频率和远离截止,探讨了声模的色散和布里渊增益谱的多峰成因.研究结果表明单模光纤中纵向声波基模L₀₁模无截止,主要被限制在纤芯中,与光基模耦合形成布里渊增益谱的主峰;高阶声模都存在低频截止,在包层分布比基模多,与LP₀₁模耦合形成布里渊增益谱的次峰.只有纵向L_0n声模对后向布里渊增益谱有贡献,纤芯掺锗浓度增大能使布里渊增益谱发生红移,声模数量增多, L₀₁模的增益峰值逐渐变大而高阶模的贡献减小.泵浦波长为1.55μm,纤芯掺锗浓度3.65%、纤芯半径4.2μm的单模光纤存在4个L_0n和16个Lmn (m>0)声模,声模L₀₁, L₀₃,L₀₄与光模LP₀₁声光耦合产生布里渊增益谱的1个主峰和2个弱峰;纤芯掺锗浓度15%,...     

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     

两耦合半无限超晶格中的局域界面声子-极化激元

采用转移矩阵方法，研究了含结构缺陷层的两耦合半无限超晶格(GaAs/AlAs)中的局域界面声子-极化激元模性质. 研究发现，含不同介电特性的缺陷超晶格结构中的局域界面声子-极化激元模在剩余射线区［ω_TO, ω_LO］的分布情况与数量存在不同，而且反对称模表现出不同的特征. 文中着重研究了缺陷层介电常数与角频率无关的缺陷超晶格，发现该结构中的局域界面声子-极化激元模对组分层的排列顺序与厚度、缺陷层的厚度以及横向波数有着不同程度的依赖.     

基于VO2和石墨烯实现hBN声子极化激元和自发发射率的主动调谐

鉴于极化激元对介电环境异常敏感的特性,本文中提出了双曲材料六方氮化硼(hBN)和石墨烯与相变材料二氧化钒(VO₂)组成的异质结构,用来研究hBN声子极化激元(PhPs)的主动可调谐性.研究结果表明,通过控制hBN/VO₂异质结构中VO₂相变可实现对hBN PhPs的主动调谐,获得主动可调谐的自发发射(SE)率.当在hBN/VO₂异质结构中添加石墨烯时,会在hBN双曲线带内耦合产生双曲等离子体-声子极化激元(HPPPs),而在双曲线带外产生表面等离子体-声子极化激元(SPPPs),通过控制VO₂相态和调节石墨烯化学势亦可实现石墨烯/hBN/VO₂异质结构的耦合色散及SE率的主动调谐.该研究为使用诸如相变材料和石墨烯等功能材料调谐各向异性光学材料与光的相互作用机制提供了理论指导.     

单壁纳米碳管的声子谱研究

通过五步旋转操作方便地得到了不同位置原子间的力常数矩阵，从而可以使对各种不同类型管的声子谱的计算变得简便. 计算表明，非螺旋的扶手椅型（n, n）管与锯齿型(n, 0)管的非简并和二重简并模式数分别为12和6(n-1)，这与从群论等方法所得结果相符. 关键词： 纳米碳管 声子谱 振动模式密度 动力学矩阵     

三元周期结构声禁带形成机理

研究了二维三元周期结构的声禁带加宽现象产生的物理机理. 用有限元方法分别计算了嵌入1，3和5排铁柱和具有橡胶包层铁柱的周期复合结构的声能量传输谱和禁带形成过程. 通过比较二元和三元周期复合结构中的声场分布情况，认为三元样品宽声禁带的形成机理是Bragg反射和局域化共振共同作用的结果，前者在高频段的作用更为明显，而后者在低频段起主要作用. 关键词： 三元周期结构 声禁带 局域共振 Bragg反射     

Cd_xHg_(1-x)Te混晶的远红外反射光谱和多振子模型

在温度4.2—300K和波数15—450cm~(-1)范围内研究了x=0.18到0.45的不同组份的Cd_xHg_(1-x)Te样品的远红外反射光谱。实验观察到了类CdTe光学声子反射带的精细结构和低组份样品类HgTe反射带的复杂结构,研究了这些结构对组份和温度的关系,并用多振子模型讨论了反射光谱的这种精细结构。 对实验反射光谱用经典的振子匹配方法进行了拟合计算,并从这种拟合运算获得了Cd_(x~-)Hg_(1-x)Te的远红外介电函数谱及其它光学常数和频率的关系。     

激光等离子体相互作用的受激拉曼散射饱和效应

在激光等离子体相互作用过程中,受激拉曼散射（SRS）会通过Langmuir波衰减不稳定性（LDI）和电子俘获两种机理饱和.文章给出均匀一维等离子体和低强度非相对论激光作用中,LDI和电子俘获两种机理下的SRS饱和时间的解析表达式.SRS饱和时间与入射激光强度,电子密度,电子温度,初始电子密度微扰等参数有关.解析理论计算得到了与模拟和实验相符的结果. 关键词： 受激拉曼散射 饱和 Langmuir波衰变不稳定性（LDI） 电子俘获     

金属/介质薄膜中声子热辐射的空间和各向异性研究

基于理论、实验和仿真相结合的方式,着重研究了金属/介质(MD)薄膜中声子热辐射的空间特性和各向异性。声子是由于晶格振动产生的元激发,是物质的内在属性。尽管声子不易调控,但是声子与其他光学激发的耦合会产生奇异的光学现象。特别是红外到太赫兹范围内的光子与极性介质中的声子强耦合产生表面声子激元（SPhP）。SPhP具有强局域、低损耗等特点,与等离子体（plasmon polaritons）形成互补,使得深亚波长光学成为可能。为了进一步了解声子吸收的内在理论基础,首先通过黄昆方程和超晶格连续介电模型在理论上分析了声子吸收。实验上,主要以SiO₂声子作为研究对象,利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法,分别在Si/Al（150 nm）薄膜和Si衬底上制备出500 nm厚的SiO₂薄膜。基于傅里叶红外光谱仪(FTIR),在垂直入射下得到热辐射光谱,通过热辐射光谱分析,并结合由时域有限差分算法（finite-difference time-domain,FDTD）计算得出的仿真光谱图,对比了MD薄膜结构和非MD薄膜结构中声子的热辐射,发现MD薄膜结构更能够有利于声子和SPhP的激发。根据Berreman效应,纵光学波（LO）声子只在倾斜入射时产生。光谱线没有呈现洛伦兹线型,因此,虽然LO声子在垂直入射时测得的热辐射图中不辐射,但同样影响横光学波（TO）声子辐射谱的线型。另外,利用FTIR对金属（Si/Al）/介质（SiO₂薄膜）进行热辐射转角测试,对热辐射转角图分析证明,Si/Al/SiO₂薄膜中SiO₂声子遵循LST(lyddano-sachs-teller)关系,纵横声子成对出现,且两种声子的空间辐射特性不同。改变偏振,发现在S偏振和P偏振下,声子热辐射呈现不同的模式, 体现出声子的空间各向异性。并且,声子与光子耦合可以激发SPhP,反过来,SPhP可以增强声子的吸收。基于MD结构,能够激发并调控SPhP和声子辐射行为,为红外器件的实现奠定了基础。     

Au表面等离子体激元激发的扫描探针电子能谱

结合扫描隧道显微镜（STM）与电子能谱仪是实现表面微区元素分析的途径之一．我们将环形电子能量分析器和三维扫描探针系统相结合,建立了一台扫描探针电子能谱仪(SPEES)．通过测量针尖近场发射束流激发的Au表面能量损失谱,我们用研究了Au原子的等离子体激元激发现象．进一步通过改变针尖－样品距离,我们研究了Au等离子体激元峰与弹性散射峰的强度比随针尖－样品距离变化的关系．研究结果发现该强度比与针尖－样品距离的关系并不是单调变化,而是在一个特定位置存在极大．     

利用石墨烯等离激元与表面声子耦合增强量子摩擦

详细研究了以Si C为基底的石墨烯之间量子摩擦.由于Si C可以支持表面声子极化子,石墨烯可以支持表面等离激元,在一定的频率范围,表面声子极化子和等离激元能够耦合.发现相对于单纯石墨烯或Si C来说,由于表面声子极化子与石墨烯等离激元的共同作用,以Si C为基底的石墨烯之间的量子摩擦有很大的增强.此外,我们发现量子摩擦系数随石墨烯化学势的增加先增加后减小,摩擦系数可以取得最大值.本文的研究对于微/纳机电系统的制作具有积极的意义.     

极性半导体超晶格中的等离激元与纵光学声子的耦合模

在无规相近似下,计入相邻量子阱间的电子隧穿效应,研究了极性半导体超晶格中的等离激元与纵光学声子的耦合,得到了它们耦合模的色散关系,并表明外磁场存在时,电子隧穿使体系出现了一支新的耦合模.     

探测激光等离子体电子温度的一种新方法——受激Raman散射光谱的短波截断

利用受激Ｒａｍａｎ散射（ＳＲＳ）三波相互作用理论导出探测激光等离子体电子温度的一种新方法．对我国神光ＬＦ１２^#激光器上的ＳＲＳ实验光谱进行了分析，由ＳＲＳ光谱短波截断波长λ_s自洽地计算出激光等离子体晕区电子温度Ｔ_c．这些结果与由Ｘ射线谱测得的结果合理地符合． 关键词：