极性晶体中与形变势相互作用的表面极化子

有不少的极性晶体,电子与表面光学(SO)声子耦合强,但与表面声学(SA)声子耦合弱.研究电子与SO声子耦合强,与SA声子耦合弱的极性晶体中与形变势相互作用的表面极化子的性质.采用改进了的线性组合算符和微扰法导出了极性晶体中与形变势相互作用的表面极化子的有效哈密顿量.在计及电子在反冲效应中发射和吸收不同波矢的声子之间的相互作用时,讨论对表面极化子的有效哈密顿量、有效质量和有效相互作用势的影响.     

通过光子与横向光频支声子直接耦合产生超声

详细地讨论了通过光子与横向光频支（TO）声子直接耦合产生高频超声问题。着重研究如下的原则性的实验方案：在构成共振腔主体的离子晶体中掺入某种活化原子（犹如固体激光器中受到抽运的杂质原子）,其受激辐射的光能用于激发TO声子,从而获得超声振动向腔外的输出。分析的结果说明,为保证运行的稳定性,体现在声子与光子的非线性耦会以及声子间耦合的晶格振动非简谐性是必要的。对这种光一声装置的工作物质的探索,将关系到对离子晶体晶格动力学上的非线性及有关电磁耦合特性的深入研究     

多原子半无限晶体中极化子的激发能量

研究多原子半无限晶体中电子与表面光学SO声子和体纵光学LO声子强耦合的极化子的激发态的性质。采用线性组合算符和幺正变换方法导出强耦合情形下极化子的基态能量、第一内部激发态能量和激发能量。结果表明,多原子半无限晶体中强耦合极化子的基态能量、第一内部激发态能量和激发能量不仅包含不同支LO声子和不同支SO声子与电子耦合的能量,而且还包含不同支LO声子之间和不同支SO声子之间相互作用贡献的附加能量。     

弱耦合多原子半无限晶体中磁极化子的激发能量

近年来国内外对多原子极性晶体中磁极化子性质的研究十分活跃,Zorkani等采用变分法计算了束缚磁极化子的基态能量,Kandemir等采用束缚朗道态讨论了二维大磁极化子的基态和第一激发态能量,国内一些学者采用微扰法和新颖算符法讨论了多原子极性晶体中表面和体磁极化子的性质。采用线性组合算符和幺正变换,研究磁场中多原子半无限极性晶体中电子和光学声子弱耦合相互作用所产生的极化子的第一激发态能量及平均声子数。结果表明:当电子无限接近晶体表面时,磁极化子的基态能量仅为Landau能量;第一激发态能量为Landau基态能量的2倍;平均声子数等于各支与电子耦合的体光学声子数和表面光学声子数之和。而当电子处于晶体深处时,磁极化子的基态能量却为Landau基态能量与各支体光学声子以及表面光学声子分别耦合的能量之和;第一激发态能量仍为Landau基态能量的2倍;平均声子数等于各支与电子耦合的体光学声子数和与所处深度有关的各支体光学声子数之和,而与各支表面光学声子无关。     

非晶态的声子谱

声子是与固体中原子的热振动相联系的一种量子,也称声量子.非晶固态材料(例如各种非品半导体、金属玻璃合金和无序合金)以及含有杂质、空位和缺陷的晶体的许多特性都与声子有密切联系. 一、热振动与声子谱 固体中的原子在它平衡位置附近一刻不停地振动,这就是原子的热振动.原子     

强耦合半无限极性晶体中磁极化子的激发能量

采用线性组合算符和幺正变换,利用变分法计算了多原子半无限极性晶体中由电子和光学声子强耦合相互作用所产生的磁极化子的第一激发能量及平均声子数,并通过适当的数值计算图示了它们与磁场的关系。结果表明:在不同的磁场条件下,电子无限接近晶体表面和电子处于晶体深处时,磁极化子的第一激发能量和平均声子数都有所不同。     

半无限晶体中表面极化子的特性

研究半无限晶体中表面极化子的特性,采用Ｌ．Ｌ．Ｐ方法导出了表面极化子的有效哈密顿量、有效质量和声子之间相互作用的能量,讨论了电子在反冲效应中发射和吸收不同波矢声子之间相互作用对表面极化子性质的影响。     

多原子半无限晶体中表面极化子的内部激发态

研究多原子半无限晶体中电子与表面光学(SO)声子耦合强,而与体纵光学(LO)声子耦合弱的极化子的激发态性质.采用线性组合算符和幺正变换方法导出与SO声子耦合强而与LO声子耦合弱情形下极化子的基态能量、第一内部激发态能量和激发能量.结果表明,多原子半无限晶体中与SO声子耦合强,而与LO声子耦合弱的极化子的基态能量、第一内部激发态能量不仅包含不同支LO声子和不同支SO声子与电子耦合的能量,而且也包含不同支SO声子之间相互作用贡献的附加能量.激发能量与体纵光学声子无关.     

局域共振型声子晶体中的缺陷态研究

本文以二维固体局域共振声子晶体为例,对次波长区域缺陷态的实现机理及其特点进行了探讨.众所周知,工作于次波长区域的声子晶体可以用有效媒质理论来描述,其色散关系对其构成单元的排列结构并不敏感,因而使得共振型声子晶体的带结构难以被其构成单元的局域空间无序所打破.本文发现共振型声子晶体在其带隙附近的色散关系可由共振单元间的长程相互作用来理解.基于这一理解,对目前文献中提出的两种实现局域态的方法进行了研究,结果表明缺陷态的引入正是通过打破这种长程相互作用来实现的.另外,在此理解的基础上,通过引入非各向同性"缺陷"共振单元,实现了纵波与横波导波模式的分离.     

磁场中多原子晶体中极化子的激发能量

研究磁场中多原子晶体中极化子的激发态的性质。采用线性组合算符和幺正变换方法。分别导出强、弱耦合情形下磁极化子的激发能量和平均声子数。结果表明，磁极化子的激发能量和平均声子效不仅包括不同支LO声子与电子耦合的贡献，而且还存在不同支LO声子间相互作用所贡献的附加项。     

多原子极性晶体中表面激子的自陷条件

本文研究多原子极性晶体中表面激子的性质,采用微扰法导出表面激子的有效哈密顿量.在计及反冲效应中不同波矢的声子之间的相互作用时,讨论对电子、空穴间的相互作用势、表面激子的自陷能和自陷条件的影响.     

爱因斯坦固体模型中的化学势疑难及其解决

一般而言,固体系统具有单一的自由能和其它热力学函数,但是有两个化学势,一个来自振子一个来自声子,前者非零而后者为零.爱因斯坦利用的是玻尔兹曼统计,发现固体原子的单个振动的配分函数可以解释成为单一频率声子气体的配分函数,其中声子的化学势为零,但是固体原子的化学势却不能解释成为声子的化学势.本文采用微正则系综,同时给出了固体原子和声子的化学势.     

用电子束任意雕琢原子团打开冷原子物理的新天地

近十年来,物理学家们非常巧妙地运用光格(呈有序排列的光阱)和超冷原子构成的量子"模型"对诸如超导现象等固体性质进行模拟研究.然而,人们一直没有找到一种很好的方法将光格中特定位置的原子去掉,这就使光格一超冷原子量子模型的应用范围受到较大的限制.如果可以对光格中的每个超冷原子进行针对性操作,那么光格一超冷原子量子模型将可以模拟更多种类的固体材料.     

有限温度下腔光机械系统中N个二能级原子的相变和热力学性质

研究了含有非线性相互作用的腔机械系统中N个二能级原子在有限温度下的相变和相关的热力学性质,采用虚时路径积分方法推导出系统的配分函数,求得系统的有效作用量.通过对有效作用量进行变分得到系统的热力学平衡方程和原子布居数期待值的解析表达式,重点研究了原子-场耦合强度、非线性原子-光相互作用、非线性声子-光子相互作用等影响下系统的相变,发现除了会发生由正常相到超辐射相的二阶相变外,还会出现正常相和亚稳的超辐射态共存的现象,同时会发现三相(正常相、超辐射相、亚稳的超辐射态)共存点.有限温度的升高,会使正常相到超辐射相的二阶相变点向原子-场耦合强度增大的方向移动;当非线性原子-光相互作用(正或负)增强时,相变点会向原子-场耦合强度弱的方向移动;声子-光子相互作用会导致出现超辐射不稳定态;有限温度下,在正常相区熵为定值,而在超辐射相区熵随原子-场耦合强度的增强迅速递减为零.     

碱卤晶体中激子-声子相互作用与光吸收谱线宽

本文研究对碱卤晶体中电荷转移型激子(charge transfer exciton,简写为CTE)的性质有重要影响的激子-声子相互作用。讨论了一类可能起重要作用的相互作用机制:离子的位移振动对CTE系统的哈密顿量的调制,从而导出了CTE与声子系统的相互作用哈密顿量,还讨论了相互作用导致的CTE的有限寿命及与之相联系的光吸收谱线宽,并在适当的近似下作自洽的数值计算,得到的线宽数据与实验测定值半定量相符。这说明本文导出的相互作用哈密顿量很可能是碱卤晶体中起重要作用的激子-声子相互作用。 关键词：     

空间群选择定则的计算方法

一、引 言 晶体空间群选择定则是用群论方法研究光与晶体相互作用(例如红外吸收、γ散射等过程)的一个基础工作.在晶体特别是在半导体中,跃迁和散射过程涉及电子和声子、电子和光子以及电子同时和声子及光子的相互作用.例如,在锗、硅等半导体中的光跃迁就包括没有声子参加的直接光跃迁和有声子参加的间接光跃迁.只允许某些跃迁的规则称为选择定则, 由量子力学我们知道,由算符H描述的相互作用引起电子从φm态跃迁到φn态,跃迁几率的大小,由下面的积分决定:当这个积分为0时,跃迁是不允许的;当这个积分不为0时,跃迁是允许的.但这个积分计算起…     

声子之间相互作用对磁场中表面极化子的诱生势的影响

研究极性晶体中电子与表面光学(SO)声子和体纵光学(BO)声子耦合弱的表面磁极化子的性质,采用线性组合算符和微扰法导出了极性晶体中表面磁极化子的有效哈密顿量。讨论了反冲效应中不同波矢声子之间相互作用对表面磁极化子诱生势的影响。     

LiNbO_3:Fe晶体的光折变对喇曼光谱的影响(Ⅱ)

继文献[1]之后,我们又研究了掺Fe浓度为0.07％的LiNbO_3:Fe晶体的光折变对喇曼光谱的影响。发现在x(zx)z和y(zy)z配置下出现异常。这可以由异常声子的极化电场与光折变在晶体中形成的强空间电荷场的相互作用来解释。     

声子

前言 声子(phonon)是固体物理和近代声学中的一个重要基本概念.但一般固体物理、统计物理和声学的教科书或参考书中,对这一概念的介绍非常简单,甚至有一些不妥的说法,如认为“声子就是晶格振动中的简谐振子.”[1]为了使大家对声子有一个准确而完整的概念,本文拟就声子的引入、声子的性质进行较为详细的讨论.一、声子概念的引入 声子的概念首先是在研究晶格振动时引入的[2].晶格振动是晶体中诸原子(离子)集体在作微振动,其结果表现为晶格中的格波. 由量子力学可知,用经典力学的物理量来描述微观粒子,只能在一定的近似程度内做到.当作为粒子处…     

纳米一维双原子晶体颗粒的RAMAN光谱线形研究

推导了单声子Raman微分散射截面和位移-位移格林函数之间的关系公式。以一维双原子晶体为例,计算了纳米双原子晶体的Raman光谱线形,结果表明,短波长的光学声子导致了纳米晶体Raman光谱线形的不对称,展宽和红移。