《近代物理学中重大发现的再探索》连载⑦——光真的是波吗

以再探索的方式介绍了人们提出光量子的过程,特别是爱因斯坦光电效应公式的发现,为大学生创新能力的培养提供了典型的案例.     

康普顿效应的进一步讨论

详细阐述了康普顿散射的实验现象和物理解释,从康普顿效应与光电效应的微观区别、光的粒子性等角度,分析了康普顿效应中容易产生的误解和疑惑,揭示了康普顿散射中光子与电子相互作用过程的波粒二象性物理本质.最后简单介绍了康普顿效应的逆效应.     

斜入射脉冲X射线产生电流实验

 针对斜入射脉冲X射线与金属的几种可能相互作用机制,设计了实验布局,测量了斜入射X射线在金属靶上产生的脉冲电流,建立了相应的理论模型。结果显示,当X射线入射强度低于10⁵ W/cm²时,以光电效应为主,高于此值时,以热电效应为主导。这表明,X射线加载强度较弱时,电子表现出个体行为,而增大X射线入射强度,电子表现出弱关联集体行为。由此可以预测,超强X射线辐照下,金属表面将出现宏观尺度的电荷密度调制,在退激发过程中,这种调制状态可能以较高的效率辐射定向的微波电磁脉冲。     

在光电效应实验中测量光电管的基本特性

在光电效应测量普朗克常数实验装置的基础上介绍了测量光电管的光频特性、伏安特性和光照特性的实验方法,给出了相应的实验结果,拓宽了实验内容、增强学生综合实验能力。     

退火对ZnO薄膜晶体结构和ZnO/p-Si异质结光电性质的影响

采用脉冲激光沉积方法在p-Si(100)衬底卜牛长ZnO薄膜,分别在500℃、600℃和700℃下真空退火,采用X射线衍射仪研究了退火对ZnO薄膜品体结构的影响,并测量了ZnO的面电阻和ZnO/p-Si异质结的、I-V特性曲线.研究表明,随着退火温度的升高,ZnO的(002)衍射峰强度逐渐增大,半峰全宽不断减小,同时薄膜内应力减小,ZnO晶粒尺寸变大.表明高温退火有助于ZnO薄膜结晶质量的提高.在没有光照的条件下,异质结的漏电流随退火温度的增加而增大;用650 nm光照射样品时,600℃退火的样品表现出最明显的光电效应,而过高的退火温度会破坏ZnO/p-Si异质结的界面结构,使其光电流变小.所以,要得到性能良好的光电器件,应选取适当的退火温度.     

Chemical Structure of HfO2/Si Interface with Angle-Resolved Synchrotron Radiation Photoemission Spectroscopy

Interracial chemical structure of HfO2/Si （100） is investigated using angle-resolved synchrotron radiation photoemission spectroscopy （ARPES）. The chemical states of Hf show that the Hf 4f binding energy changes with the probing depth and confirms the existence of Hf-Si-O and Hf Si bonds. The Si 2p spectra are taken to make sure that the interracial structure includes the Hf silicates, Hf silicides and SiOx. The metallic characteristic of the Hf-Si bonds is confirmed by the valence band spectra. The depth distribution model of this interface is established.     

Common Features in Electronic Structure of the Oxypnictide Superconductors from Photoemission Spectroscopy

High resolution photoemission measurements are carried out on non-superconducting LaFeAsO parent com- pound and various superconducting RFeAs（O1-ZFx） （R=La, Ce and Pr） compounds. It is found that the parent LaFeAsO compound shows a metallic character. By extensive measurements, several common features are identified in the electronic structure of these Fe-based compounds： （1） 0.2 eV feature in the valence band, （2） a universal 13-16 meV feature, （3） near EF spectral weight suppression with decreasing temperature. These uni- versal features can provide important information about band structure, superconducting gap and pseudogap in these Fe-based materials.     

光源的非单色性对光电效应的影响

光电效应实验揭示了光的量子性,用光电效应法测普朗克常量是理工科大学普遍开设的实验内容.     

单层2H-MoTe2光电效应的理论研究

材料的禁带宽度是影响光电探测器探测范围的重要因素。单层2H-MoTe₂因具有合适的禁带宽度引起了科研人员广泛的研究兴趣。本文基于非平衡态格林函数-密度泛函理论,采用第一性原理方法,研究了单层2H-MoTe₂的光电效应。结果表明:在线性偏振光照射下,MoTe₂产生的光电流函数与唯象理论相吻合;在光子能量范围1.6~1.8 eV (690~770 nm),对应于红光,能产生较大的光电流。利用能带结构和态密度分析了产生较大光电流的原因主要来自第一布里渊区S点的电子受激跃迁。同时发现在锯齿型方向偏压为0.8 V时,光电流达到峰值;然而在扶手椅型方向偏压为0.4 V时,光电流就达到峰值。这些计算结果可用于指导基于MoTe₂光电探测器的设计,尤其是红外光电探测器的设计。