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：     

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-等离子激元耦合模

在40--7 0 0 (1/cm)波数和4.2--300 K 温度范围内研究了不同组份液相外延n 型GaAs_（1-x）_P_x__样品的红外反射谱. 对反射谱进行了鹰谐振子拟合与K-K 关系计算.从而获得了有关描述GaAs_（1-x）_P_x__样品的光学声子模、等离子体激元、LO 声子-等离子体激元藕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祸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     

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     

银-光子晶体-银结构中两Tamm等离子体极化激元的耦合

利用传输矩阵研究了银-光子晶体-银结构中两Tamm等离子体极化激元(TPPs)的耦合态。我们的数值结果表明当光子晶体的周期数n10时,存在两本征波长相同的非耦合Tamm等离子体极化激元(非耦合TPPs),当n≤10时,两非耦合Tamm等离子体极化激元发生耦合,劈裂成两本征波长不同的耦合Tamm等离子体极化激元。随着n的减小,两耦合Tamm等离子体极化激元(耦合TPPs)间的劈裂能量增大,当n=3时,劈裂能量达到287.5meV。从银-光子晶体-银结构中的实时电场分布可以得到:本征波长较长的耦合TPP由两非耦合TPPs对称耦合产生,而本征波长较短的耦合TPP由两非耦合TPPs反对称耦合产生。     

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。     

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.     

Cd_(x)Hg_(1-x)Te混晶声子谱的远红外光谱研究

在温度4.2—300K和波数15—5OOcm~(-1)的范围内研究了x=0.18到0.45的不同组分的Cd_xHg_(1-x)Te的远红外吸收光谱。除剩余射线吸收带两侧的双声子吸收结构外,实验首次观察到一个位于波数20—50cm~(-1)的低频吸收带。用面间力常数的密度函数法等估计了Cd_xHg_(2-x)Te混晶的声子谱,并将上述低频吸收带归之于混晶导致的无序和“掺杂”诱发TA声子带模吸收效应。     

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：     

P型半导体氧化锌薄膜的Raman光谱研究

本文主要对超声喷雾热解方法生长在本征Si衬底上的N－In共掺的p型ZnO薄膜的Raman光谱进行了研究。通过洛仑兹(Lorentz)模型和等离子激元与纵光学声子耦合模理论模型拟合不同浓度下的室温Raman光谱, 我们对样品的Raman峰进行了指认; 同时也得到了样品的空穴浓度和迁移率, 结果和霍耳测量得到的空穴浓度和迁移率符合的较好, 证明了霍耳测量p型ZnO薄膜得到的电学参数是可信的。随后我们又对不同浓度的p型ZnO薄膜的变温Raman光谱进行研究,运用一个详细的模型(考虑了晶格热膨胀、残余应力、和三声子、四声子衰变)描述不同浓度下各个样品Raman光谱中的等离子激元与纵光学声子耦合模随温度变化的情况。分析拟合参数, 可以清楚地了解随着浓度的增加耦合模参数随温度的衰变行为。     

银纳米线表面等离子体激元导光的研究

搭建采用光纤锥近场激发银纳米线表面等离子体激元的光路,并在氧化铟锡(ITO)衬底上实现银纳米线表面等离子体激元突破衍射极限在亚波长领域的光波导。通过R轴旋转平移台,改变光纤锥与银纳米线平行方向上的角度,研究在ITO衬底上银纳米线表面等离子体激元在不同激发角度下的耦合效率。实验上获得不同角度下银纳米线光波导的电荷耦合元件(CCD)数码信息图,并采用Adobe Photoshop灰度直方图的方法,在100 pixel×100 pixel质量下计算入射光强以及出射光强,进而计算银纳米线的耦合效率。结果表明,在不同的激发角度下,银纳米线在ITO衬底上的耦合效率与激发角度相关,两者平行时耦合效率最高,垂直时耦合效率最低。     

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.     

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.     

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%,...     

激光诱导Al表面等离子体温度的发射谱诊断

探测了脉冲能量0.3 J波长1064 nm的纳秒激光聚焦Al表面诱导的等离子体200-900 nm范围的发射谱.分析了线状谱的基本规律,根据谱线的强度,考虑到光谱仪与电荷耦合器件(charge coupled device, CCD)的探测效率,通过线性拟合给出了等离子体中Al Ⅰ、Al Ⅱ、N Ⅰ、O Ⅰ粒子的激发温度.根据谱线的半高宽计算了等离子体电子密度,进而计算了等离子中Al Ⅰ的电离温度.结果表明,在等离子体状态快速演化过程中,不同粒子的电离、激发与退激存在较大差异,Al Ⅱ、Al Ⅰ相对于N Ⅰ、O Ⅰ有较高的激发温度,并且等离子体中Al Ⅰ的电离温度高于所有粒子的激发温度.     

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．     

用XPS研究GD-a-Si_xC_(1-x):H膜中等离子体激元的特征

对于GD-a-Si_xC(1-x):H薄膜进行了XPS分析,得到了一些与Katayama相类似的结果。本文将给出GD-a-Si_xC_(1-x):H样品的价电子等离子激元(Plasmon)的频率ω_p以及原子浓度(N_(si) N_C N_H)随样品含碳量的变化,Si2p和C1s芯电子结合能随含碳量变化的化学移动,并对这些结果进行了初步的分析。