磷化物三元混晶中电子-声子相互作用的维度和体积效应

考虑电子-声子耦合强度因维度而异,导出了描述三维、二维和一维混晶中电子-声子相互作用的哈密顿量。考虑构成三元混晶的两种二元晶体的晶格失配会使混晶体积随元素组分比改变,在推导三维、二维和一维三元混晶中极化子自陷能量和重整化有效质量时计入了离子相对位移与二元晶体原胞体积的关系。结果表明:磷化物三元混晶中极化子自陷能量和重整化有效质量随元素组分的变化关系呈明显的非线性特征,对晶格适配明显、电子-声子耦合较强的材料,体积效应不可忽略。维度越低,非线性特征和体积效应越明显。     

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.     

Mnx Zny Be1-x-y Se半导体混晶中光学声子的研究

在随机元素等位移(MREI)模型的基础上,运用推广后的适用于任意多元混晶的理论,计算了MnxZnyBe1-x-ySe半导体混晶的光学声子性质随组分比的变化关系.比较了四元混晶的理论结果和实验数据,两者符合较好,同时对今后的实验给出了一定程度的指导.     

三元硅化物CaAISi的结构和超导电性

应用线性响应的线性糕模轨道方法计算AlB2型结构的新超导体CaAlSi的电子能带、声子谱及电子-声子耦合常数，并讨论了它们的超导电性．通过比较两种结构模型的计算结果可以看出：若CaAISi中Al，si原子沿c轴方向以-Al-Al-A1-,（或-Si-Si-Si-）排列，低频B1g模式的声子频率沿A-L方向出现虚频，使得这种结构处于不稳定状态，电子-声子耦合表现异常增大；若Al，si原子沿c轴方向以-Al-si-A1-排列，声子振动模式的增加消除了低频声子的异常软化,由此计算得到的声子对数平均频率增大为147K，电子-声子耦合常数A=0．80,用中等耦合强度的Bardeen-Cooper-Schrieffer理论可合理解释其超导电性。     

混晶GaAs1-xPx：N中Nx发光的声子伴线结构

本文采用荧光窄化技术,对低组分的GaAs1-xPx:N(x=0.76,0.65)混晶材料中Nx束缚激子的声子伴线进行了研究.在低温下,选择激发Nx带时,我们得到了与GaP:N低温发光谱中类似的声子伴线结构.根据实验结果,给出了混晶中各种声子的能量.另外,对组分为x=0.76的GaAs1-xPx:N混晶样品,我们还首次观察并分析了多声子重现光谱.     

纤锌矿MgxZn1-xO/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱中极化子能级

采用改进的Lee-Low-Pines(LLP)中间耦合方法研究纤锌矿Mg x Zn1-x O/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱材料中的极化子能级,给出极化子基态能量、跃迁能量(第一激发态到基态)和不同支长波光学声子对电子态能级的贡献随量子阱宽度d的变化规律。理论计算中考虑了纤锌矿Mg x Zn1-x O/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱材料中声子模的各向异性和介电常数、声子(类LO和类TO)频率等随空间坐标Z变化(SD)效应对极化子能量的影响。结果表明,Mg x Zn1-x O/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱中电子与长波光学声子相互作用对极化子能级的移动很大,使得极化子能量明显降低。阱宽较小时,半空间长波光学声子对极化子能量的贡献较大,而定域长波光学声子的贡献较小;阱宽较大时,情况则正好相反。在d的变化范围内,电子与长波光学声子相互作用对极化子能级的移动(约67~79 meV)比Al x Ga1-x As/Al0.3Ga0.7As抛物量子阱中的相应值(约1.8~3.2 meV)大得多。因此,讨论ZnO基量子阱中电子态问题时要考虑电子与长波光学声子的相互作用。     

电子-声子相互作用对柱形量子线中光学克尔效应的影响

本文利用密度矩阵方法研究了柱形量子线中的光学克尔效应, 重点讨论了电子-声子相互作用对其的影响,并以GaAs量子线为例进行了数值计算。结果显示,随着量子线半径R0的减小,光学克尔效应会逐渐增强;考虑了电子-声子相互作用时的光学克尔效应比未考虑电子-声子相互作用时的大20%多;量子线半径R0越小,峰越尖锐,峰值越强;当量子线半径R0大〖WTBZ〗于40 nm时,峰会逐渐消失.     

三元硅化物CaAlSi的结构和超导电性

应用线性响应的线性糕模轨道方法计算AlB₂型结构的新超导体CaAlSi的电子能带、声子谱及电子-声子耦合常数，并讨论了它们的超导电性.通过比较两种结构模型的计算结果可以看出：若CaAlSi中Al，Si原子沿c轴方向以—Al—Al—Al—(或—Si—Si—Si—) 排列，低频B_1g模式的声子频率沿A-L方向出现虚频, 使得这种结构处于不稳定状态，电子-声子耦合表现异常增大；若Al，Si原子沿c轴     

抛物量子阱中束缚极化子的极化势和结合能

利用改进的Lee-Low-Pines(LLP)方法,用变分法计算了无限深抛物量子阱中同时考虑与体纵光学声子和界面纵光学声子相互作用的束缚极化子的极化势和结合能.数值计算得出:阱宽较大时极化势很小,阱宽较小时极化势较大,所以对于较窄的抛物阱必须考虑极化势.对于给定阱宽的抛物阱,随着远离阱中心极化势迅速减小,当到达阱的界面附近极化势又开始增大.阱宽较小时,束缚极化子的结合能随着阱宽L的增大而急剧减小;阱宽较大时,结合能减小的非常缓慢,最后接近体材料中的三维值.     

Polar Interface Optical Phonon Modes and Froehlich Electron－Phonon Interaction Hamiltonians in an Arbitrary Layer－Number Quantum Well System

By using determinant method as in our recent work, the IO phonon modes, the orthogonal relation for polarization vector, electron-IO phonon F~6hlich interaction Hamiltonian, the dispersion relation, and the electron-phonon coupling function in an arbitrary layer-number quantum well system have been derived and investigated within the framework of dielectric continuum approximation. Numerical calculation on seven-layer AlxGal-xAs/GaAs systems have been performed. Via the numerical results in this work and previous works, the general characters of the IO phonon modes in an n-layer coupling quantum well system were concluded and summarized. This work can be regarded as a generalization of previous works on IO phonon modes in some fLxed layer-number quantum well systems, and it provides a uniform method to investittate the effects of IO phonons on the multi-layer coupling quantum well systems.     

复杂结构自组织等离子体光子晶体光谱研究

利用双水电极介质阻挡放电装置,在气体放电中产生了一种由放电丝自组织形成的复杂结构等离子体光子晶体。该晶体结构由许多四边形的晶胞组成,每个晶胞包括大点、两种不同的小点和线,分别对应粗等离子体柱、两种细等离子体柱和等离子体片。采用发射光谱法,对不同位置处的等离子体状态进行了研究,对比了其电子密度和分子振动温度。具体方法是通过氩原子696.54 nm(2P₂→1S₅)的发射谱线测量谱线展宽进而对比电子密度,通过氮分子第二正带系(C3Π_u→B3Π_g)的发射谱线计算分子振动温度。结果发现：四种不同位置的等离子体具有不同的电子密度和分子振动温度,即它们各自处于不同的等离子体态。电子密度按照降序排列顺序依次为：中心粗等离子体柱四周的细等离子体柱、粗等离子体柱、边缘处的等离子体片、等离子体片交叉点处的细等离子体柱;分子振动温度的变化趋势与电子密度相反。由于等离子体电子密度不同,对光的折射率也不同,因此在该晶体结构中,粗等离子体柱、两种细等离子体柱以及等离子体片具有不同的折射率,它们和周围未放电的区域自组织形成具有五种折射率的复杂结构等离子体光子晶体。该等离子体光子晶体易于产生,具有结构多样、分析简单的优点,具有广泛的应用前景。     

复杂结构自组织等离子体光子晶体光谱研究

利用双水电极介质阻挡放电装置, 在气体放电中产生了一种由放电丝自组织形成的复杂结构等离子体光子晶体。该晶体结构由许多四边形的晶胞组成, 每个晶胞包括大点、两种不同的小点和线, 分别对应粗等离子体柱、两种细等离子体柱和等离子体片。采用发射光谱法, 对不同位置处的等离子体状态进行了研究, 对比了其电子密度和分子振动温度。具体方法是通过氩原子696.54 nm(2P2→1S5)的发射谱线测量谱线展宽进而对比电子密度, 通过氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线计算分子振动温度。结果发现: 四种不同位置的等离子体具有不同的电子密度和分子振动温度, 即它们各自处于不同的等离子体态。电子密度按照降序排列顺序依次为: 中心粗等离子体柱四周的细等离子体柱、粗等离子体柱、边缘处的等离子体片、等离子体片交叉点处的细等离子体柱;分子振动温度的变化趋势与电子密度相反。由于等离子体电子密度不同, 对光的折射率也不同, 因此在该晶体结构中, 粗等离子体柱、两种细等离子体柱以及等离子体片具有不同的折射率, 它们和周围未放电的区域自组织形成具有五种折射率的复杂结构等离子体光子晶体。该等离子体光子晶体易于产生, 具有结构多样、分析简单的优点, 具有广泛的应用前景。     

Optical vibration modes and electron－phonon interaction in ternary mixed crystals of polar semiconductors

Optical vibrations of the lattice and the electron－phonon interaction in polar ternary mixed crystals are studied in the framework of the continuum model of Born and Huang and the random-element-isodisplacement model. A normal-coordinate system to describe the optical vibration in ternary mixed crystals is correctly adopted to derive a new Fr?hlich-like Hamiltonian for the electron－phonon interaction including the unit-cell volume variation influence. The numerical results for the phonon modes, the electron－phonon coupling constants and the polaronic energies for several typical materials are obtained. It is verified that the nonlinearity of the electron－phonon coupling effects with the composition is essential and the unit-cell volume effects cannot be neglected for most ternary mixed crystals.     

含有吸收材料对称结构一维三元光子晶体的透射谱

利用传输矩阵法理论,研究含吸收材料对称结构一维三元光子晶体的光传输特性。结果表明:当各层介质无吸收时,在较宽的禁带范围内出现一条透射率为100%的透射峰;当介质的折射率为带有正虚部的复数,即介质存在吸收时,禁带中的透射峰出现明显的透射衰减,且随着复折射率虚实比β的增大透射率出现单调衰减规律;当单个介质存在吸收时,随着各介质折射率虚实比的增大,透射率的衰减速度存在各异,其中以C介质的折射率虚实比βc对透射峰透射率的影响较大,其次为B,A的影响相对较小;当所有介质同时存在吸收时,透射衰减最为明显。这些特性为光学衰减器的设计提供理论指导意义。     

KTiOPO4晶体的太赫兹光学声子振荡特性研究

采用超快半导体光电导开关的宽带太赫兹时域频谱系统,研究了 KTiOPO4 晶体在0.5～2.0THz波段的光学声子振荡特性;在晶体z轴平行于THz波电场振动方向时发现了明显的吸收峰.利用晶体中晶格振动模式（光学声子）对光谱的选择性吸收特性和多洛仑兹振子伪谐振介电模型,很好地拟合了KTP晶体的复介电常量曲线,得到了对应晶格弱振动的光学声子的频谱参量值.研究结果表明,位于ω1 /2π=1.76 THz的吸收峰是KTP晶体中沿z轴排列的K+相对于PO4和TiO6晶格振动造成的光学外振动模.同时也说明THz波对于晶格弱振动非常敏感,对于微弱的光学声子吸收峰的频谱分析更加精准.     

Origin of the acoustic phonon frequency shifts in semiconducting nanoparticles

The surface and size effects on the acoustic phonon properties of semiconducting nanoparticles, such as ZnO, are studied using the s-d model and a Green's function technique. We have shown that the electron-phonon and anharmonic phonon-phonon interactions play an important role in ZnO nanoparticles and must be taken into account in order to explain the experimental data. Due to surface and size effects on the electron-phonon constants, the acoustic phonon frequency and their damping increase with decreasing of particle size.     

一维金属/介质光子晶体用于BaF2晶体闪烁光谱修饰

利用一维金属/介质光子晶体对BaF2晶体闪烁光谱进行修饰. 以Al2O3/MgF2/Al/ MgF2为周期构成光子晶体，讨论了周期数、金属层的厚度以及在低折射率层中的相对位置、入射角度等与光子晶体能带特性的关系及其对BaF2晶体闪烁光谱进行修饰的效果. 结果表明，在所考虑的发射角范围，光子晶体对快成分的衰减小于5倍，对慢成分的相对抑制比超过20倍，采用合适的探测角度，可使对慢成分的相对抑制比提高到100以上.     

带隙型光子晶体光纤的泄露谱分析

利用光束传播法对带隙型光子晶体光纤（photonic crystal fiber, PCF）的泄露谱进行了数值分析.结果表明：PCF泄露谱往往具有多个带隙;泄露谱对PCF结构的变化异常敏感,泄露峰值波长和带隙波长不但与空气孔周期有关,还受空气孔直径的影响;由于PCF的空气孔内可填充液晶,泄露特性对液晶折射率的变化极其敏感,当液晶折射率增大时,峰值泄露波长和带隙波长都向长波漂移.     

天然水晶和水热法合成水晶的拉曼光谱分析

水热法合成水晶是依据天然水晶的物理化学性质并模拟其形成环境制得,常规检测方法无法鉴别。本论文采用法国(HORIBA Jobin Yvon)OLYMPUS BX41激光拉曼仪测试分析,并对天然水晶与水热法合成水晶拉曼谱466 cm~(-1)谱峰进行高斯线性拟合,发现水晶半高宽均大于6.5 cm~(-1),而合成水晶半高宽均小于6.5 cm~(-1)。拉曼光谱半高宽值的差异可对天然水晶和水热法合成水晶的鉴别提供依据。