Ga3PO7晶体的非弹性振动特性

采用拉曼散射技术,从声子角度研究了Ga3PO7晶体的非弹性振动特性,主要内容为:采用位置对称性法从理论上计算了晶体的晶格振动模式,判定了晶体共有27个拉曼活性模,其振动模式为Γ=7Al+10E,可看作由PO43-集团形成的晶体的内振动模和由PO43-集团、O和Ga原子形成的晶体的外振动模组成;通过室温拉曼光谱实验观测到了晶体的16个拉曼活性模,包括8个外振动模和6个内振动模,并对各模进行了指认,其中高波段的声子模主要为PO4四面体的内振动模.由于晶体结构缺陷和某些内、外振动模的耦合等原因,观测到的振动模数量明显少于理论预测值.     

La:NdPO4晶体的生长和晶格振动特性

采用助熔剂自发成核法生长了La: NdPO4晶体,采用X射线衍射技术表征了晶体的物相结构,采用红外和拉曼散射技术研究了晶体的品格振动特性,主要结论为:生长的晶体为单斜晶系,P21/n空间群;对实验观测到的振动模进行了指认,其中高频模主要为PO4四面体的内振动模.由于晶体结构缺陷和某些内、外振动模的耦合等原因,观测到的振动模数量少于理论预测值.通过比较La: NdPO4和NdPO4晶体的声子谱得出其晶格振动特性基本一致,但由于Nd比La的原子半径小,Nd和PO4之间的作用力增强,从而使PO4四面体"收缩",因此实验观测到La:NdPO4晶体的内振动模的波数较NdPO4晶体的蓝移.     

MMTN晶体与MMTWD晶体的晶格振动及热导率的拉曼光谱研究

采用拉曼光谱技术测量了MMTN(MnHg(SCN)4(C2H5NO)2)和MMTWD(MnHg (SCN)4(H2O)2(C3H7NO)2)两类金属有机配合物晶体的拉曼光谱,并对其晶格振动特征峰进行了指认.依据晶格动力学理论以及声子散射模型,推导了晶体热导率与声子寿命及拉曼谱线半峰宽的关系,计算了晶体的热导率,讨论了该类晶体激光损伤的物理机制.     

基于散射单元的声子晶体振动带隙研究

硬质芯体及其包覆层构成的复合结构称为散射单元,散射单元按照特定的排列方式可以构成声子晶体.文章采用有限元方法分别计算了立方散射单元构成的一维声子晶体及简单立方结构三维声子晶体的振动特性,结果表明,两种声子晶体的振动带隙有较好的一致性,因此,对三维声子晶体振动带隙的研究可以简化为对一维声子晶体振动带隙的研究.叠加层数、芯体材料对一维声子晶体振动带隙的影响在文中进行了讨论.最后,声子晶体的振动特性测试结果验证了文中的结论.     

GaN体单晶的氨热生长及应力调控

采用氨热法在碱性条件下生长了GaN体单晶,SEM照片显示晶体表面有大量裂纹.用拉曼光谱测量GaN晶体的E2 (high)声子拉曼峰,结果表明晶体内部应力波动较大.通过减小温度梯度、籽晶优选及降温程序优化后,得到了无裂纹的氮化镓晶体,(002)和(102)的X射线摇摆曲线FWHM分别为48 arcsec和54 arcsec,显微拉曼光谱表明经过工艺优化后的晶体应力显著降低,应力的来源主要为生长过程中杂质的引入.     

Cao.4Bao.6Nb2O6晶体的生长和低温拉曼光谱研究

采用提拉发生长了Ca0.4Ba06Nb2O6晶体,利用偏振拉曼光谱研究了Ca0.4Ba06Nb2O6晶体在低温25 ～260 K 范围内的结构稳定性.实验发现,随温度降低,NbO6六面体的内振动(v5)模的非对称性增加,由Gauss+ Lor Amp 拟合得出的相对低频(v5)模波数和相对高频(v5)模峰宽在70 ～100 K时发生突变,表明该晶体在此温度范围内可能存在相变.同时分别讨论了在x(口zz)x和x(zy)x不同偏振配置下,外振动模的相对强度比随温度的变化趋势,同样发现其在该温度范围内发生明显异常.最后简单讨论了布居因子对拉曼散射强度和实验结果的影响.     

反铁电晶体PbZrO3序参量和对称性的研究

在反铁电晶体锆酸铅(PbZrO3)顺电反铁电相变中,伴随有对称性的变化.前人工作中选择反极化参量(P)或子晶格的极化矢量(PA、PB)作为反铁电相的序参量,根据居里原理得出了反铁电晶体锆酸铅反铁电相对称性所属空间群为Pbam(D2h)或Pba2(C2v).但是通过对中子衍射实验结果分析,该晶体反铁电相对称性所属空间群不是Pbam(D2h)或Pba2(C2v),而是P2/m(C2i).本文选取轴矢量R作为反铁电相的序参量,对锆酸铅晶体应用居里原理,恰能得到正确的对称性P2/m(C2i).     

ZnGeP2晶体中的晶格振动模拟与光谱分析

ZnGeP₂晶体在9~10 μm的光学吸收限制了其在中远红外波段的应用,该波段吸收与其晶格振动有关。本文通过理论计算与实验相结合的方法,解释了晶体红外截止边和9 μm附近吸收峰的物理机制。通过布里奇曼法生长出ZnGeP₂单晶,并测试生长得到的ZnGeP₂晶体的变温拉曼光谱和变压拉曼光谱,基于第一性原理方法计算了ZnGeP₂布里渊区中心的振动频率,并计算了不同压力下晶体的晶格常数和拉曼位移峰的位置。实验结果与理论计算结果表明:温度升高使得其振动模发生红移,且振动模强度减弱,半峰全宽变大,而压力增大则会引起ZnGeP₂晶体振动模发生蓝移,振动模强度减弱,半峰全宽变大。     

自拉曼激光晶体Er: PbWO_4的光谱性质研究

采用坩埚下降法生长出大尺寸Er: PbWO_4晶体,通过对晶体顶端和靠近晶种端的吸收光谱、自发拉曼散射光谱、荧光发射寿命和980 nm LD泵浦下红外荧光光谱的测试,分析讨论了Er: PbWO_4晶体的自拉曼光谱性质.对纯PbWO_4晶体的自发拉曼散射光谱的振动模式进行了简单的分析和指认,指出其强度最大的振动模位于903 cm~(-1),对应于W-O对称伸缩振动模Ag.结合Er~(3+)的红外波段荧光光谱及荧光寿命的测试,研究了介质PbWO_4将Er~(3+)的1.5 μm发光拉曼频移获得中红外发光的可能性.     

二维类三角晶格声子晶体的声学带隙特性分析

首先划分7种类三角晶格声子晶体按三角点阵排列,并推导它们的结构因子,然后利用平面波展开法数值计算了类三角晶格水/水银声子晶体的能带结构,分析了带隙的各向同性以及归一化半径对带隙的影响.结果表明:(3.4.6.4)品格、(34.6)晶格、(3.6.3.6)晶格、(63)晶格水/水银声子晶体可以产生较宽频率范围的带隙;(3.12.12)晶格和(4.6.12)品格水/水银声子晶体存在很窄低频带隙;单胞含6个和3个“原子”水/水银声子晶体容易形成各向同性带隙;选取归一化半径分别为0.38和0.28,使类三角晶格水/水银声子晶体的第1和第2带隙都获得最大值.     

声子晶体禁带特性及局域共振现象的试验研究

以弹性(亚克力柱/空气型)及粘弹性(硅橡胶/空气型)声子晶体为研究对象,研究了散射体填充率、形状、排列方式、材料性质、缺陷形式等对声子晶体禁带特性及局域共振现象的影响.结果表明:随着层数的增加,带隙频率逐渐靠近理论值,但达到一定层数后,其影响会减弱;与正方柱形比较,圆柱形声子晶体得到的带隙更宽,而与弹性声子晶体相比,粘弹性声子晶体更易得到低频宽带隙的效果;声子晶体晶体阵列个数对共振频率的影响并不大,而散射体形状、填充率、及材料性质对共振频率有一定影响,尤其是粘弹性材料对提高局域共振的品质因子有非常大的作用;多点缺陷的引入对缺陷局域模态的分离有一定贡献,但多点缺陷间隔较近时会降低局域模态的分离效果.     

布拉格型声子晶体弦的横向振动带隙研究

从弦的波动方程出发,采用传递矩阵法,分析了无限周期的布拉格型声子晶体弦的横向振动能带结构.研究表明布拉格型声子晶体弦具有横向振动带隙,弦内拉力对带隙特性有显著影响,可以方便地用于带隙调节.利用有限元软件和Matlab软件对有限周期的布拉格型声子晶体弦的横向振动传输特性分别进行了仿真和数值计算,结果表明带隙范围内表现出明显的振动衰减,不同拉力条件下的带隙变化也很好地验证了理论分析结果.     

二维固-液声子晶体带隙特性的实验仿真

声子晶体的带隙特性受不同材料构成和填充率等条件的影响.本文基于时域有限差分法,实验仿真对比固-液、固-气和固-固二维声子晶体带隙特性,得出不同固体材料与水构成二维正方晶格圆柱声子晶体带隙特性,分析了填充率对钨-水结构声子晶体带隙特性的影响.研究结论对固-液声子晶体器件的制作提供参考.     

PT含量对压电单晶声子晶体SH波传输特性的影响

采用全局矩阵方法研究了水平剪切波(SH)在含[001].方向极化的PMN-xPT单晶/聚合物声子晶体复合材料中的传输特性.研究结果表明,PT含量对极化前声子晶体中SH波传输透射谱的影响较大;而极化后,SH波透过谱因PT含量不同导致第一禁带宽度最大相差10;,远小于极化方向对带隙的影响.因此制备PMN-xPT单晶/聚合物声子晶体,应主要从材料的极化方向和性能稳定两个维度选用单晶材料.     

二维声子晶体振动带隙的最佳参数分析

基于平面波展开法研究二维声子晶体振动带隙的最佳参数特性,数值计算基体为硅橡胶散射体为铝时正方格子和三角格子二维声子晶体的XY模式和Z模式的带隙特性,得到三角格子声子晶体更易形成较宽振动带隙.改变散射体材料特性,模拟得到散射体密度大的材料能够形成较宽带隙.研究结论对于声子晶体应用制作提供理论参考.     

单面柱局域共振声子晶体低频带隙特性分析及结构改进研究

基于有限元法对单面柱局域共振声子晶体进行带隙特性分析,研究了结构参数对该类型声子晶体的影响。结果表明:随着散射体高度的增加,单面柱声子晶体的第一完全带隙的起始频率逐渐降低,带宽逐渐增大;随着基板厚度的增大,单面柱声子晶体的起始频率逐渐升高,截止频率先增大后减小。并且在经典单面柱声子晶体的基础上,组合了两种新型的三组元单面柱声子晶体结构:嵌入式单面柱声子晶体(以下简称结构Ⅰ)和粘接式单面柱声子晶体(以下简称结构Ⅱ)。通过对其带隙特性的分析得出:这两种新结构与经典的单面柱声子晶体相比,都具有更低频的带隙,这对于低频减振降噪是非常有利的。本文的结果将对实际的工程应用提供一定的理论指导。     

NH4H2PO4晶体反铁电相的对称性及序参量

在反铁电晶体NH4H2PO4(ADP)顺电反铁电相变中,对称性所属点群也随之发生相应的改变.通过对实验结果的分析,我们认为NH4H2PO4(ADP)晶体反铁电相对称性所属点群为P2(C2).选用轴矢量R作为序参量来描述NH4H2PO4(ADP)晶体反铁电相变中对称性的变化,应用居里原理,恰能得到NH4H2PO4(ADP)晶体反铁电相的正确对称性所属点群P2(C2).     

基于光谱测试的纯净金刚石品质与缺陷研究

本文利用低温拉曼与光致发光光谱对纯净金刚石晶片的结晶质量、晶体应力分布进行表征分析,并结合电子辐照和快速退火对晶片的杂质缺陷结构开展研究。通过拉曼光谱对金刚石特征峰的表征分析发现,由于金刚石生长机制以及晶片的切割、抛光等因素影响,晶片的边缘与表面应力分布较高。光致发光光谱中的零声子线具有明显的温度依赖性,根据Jahn-Teller效应与电子-声子耦合理论阐明了测试温度变化引起中性单空位缺陷零声子线分裂与红移的机理。对晶片做电子辐照与退火调控处理后,晶片中氮-空位(NV)缺陷显著增多,表明在纯净晶片中氮主要以替代位氮杂质的形式存在。     

铁电相Tb2(MoO4)3晶体的生长和缺陷研究

钼酸铽[Tb2(MoO4)3]是一种具有铁电、铁弹和顺磁等多种性质的功能晶体.采用提拉法,沿[001]方向生长了φ25 mm×20 mm的铁电相Tb2(MoO4)3晶体.采用化学腐蚀法、扫描电子显微镜(SEM)观察了晶体中的缺陷,结果显示,晶体中的主要缺陷是位错、镶嵌物.高分辨X射线衍射(摇摆曲线)实验表明所生长的Tb2(MoO4)3晶体具有很好的晶格完整性.     

多振子声子晶体的低频特性研究

本文设计了一种由硅橡胶包覆层包裹4个钨振子的新型声子晶体结构,通过有限元法计算该结构的色散曲线、振动模态和传输损失谱。结果表明,该结构的带隙范围为18.85~225.28 Hz,与传输损失谱频率衰减范围相吻合,能够有效抑制20~200 Hz的弹性波在声子晶体中传播。通过分析色散曲线上点的振动模态,说明带隙产生的原因。本文讨论了声子晶体板的缺口角度和振子之间的纵向和横向间距对带隙的影响,结果表明:当缺口角度减小时,带隙下边界几乎保持不变,带隙上边界升高从而增加了带隙的宽度;振子之间横向或纵向间距增大时,带隙下边界和上边界均上升,带隙变宽,进而优化了声子晶体模型的带隙。同时声子晶体板的缺口设计能够节省材料,从而减轻结构的质量。