介电函数及其在电子能量损失谱低能区分析的应用

一、前言:电子能量损失谱学(EELS或ELS)是研究电子激发的一次过程。一幅电子能量损失谱大致可分为三个区域:零损失区、低能损失区(5～50eV)和高能损失区(>50eV)。对各谱区进行细致的分析研究、可获得与样品化学成分或电子结构有关的信息。利用电子能量损失谱低能区研究固体的电子结构、引起物理和电子显微学界的关注。因为它不仅能提供固体的电子结构信息、还能在同一台仪器上研究固体的微区晶体结构、成分和形貌。但在电子能量损失谱5～50eV的低能区很难直接确定有关电子结构方面的信息。这是由于在该区等离子激发占主导地位、而外     

两个介电函数模型的用法

回顾了两个著名的广泛用于提取或参数化半导体和电介质材料光学常数的介电函数模型,即Forouhi-Bloomer和Tauc-Lorentz模型的历史、各种改进、各自特点和应用.在揭示它们内在特点和比较运用在具体实例的基础上,拓展和预言了这两个模型更为深入的和更为广泛的应用.     

具有复介电缺陷一维三元光子晶体禁带特性的研究

运用光学传输矩阵理论,研究了具有复介电常量缺陷层一维三元光子晶体的禁带特性.数值模拟结果得出:含有单缺陷的一维三元光子晶体的禁带中出现透射峰A和透射峰B,缺陷层复介电常量的虚部对透射峰B的影响很大.虚部为正时,表现为对透射峰B的吸收,随着虚部的增加,透射峰B逐渐降低;虚部为负时,表现为对透射峰B先增益然后吸收,随着虚部的增加,透射峰B先增加后减少.但缺陷层复介电常量虚部的变化对透射峰A基本不影响.本研究为光子晶体同时实现双通道滤波器和放大器提供理论参考.     

复介电双周期光子晶体的特性研究

利用传输矩阵法研究了复介电双周期光子晶体的带隙结构和光传输特性.研究发现:一维双周期光子晶体的光子带隙结构中在两光子晶体带隙交叠处具有很明显的两共振透射峰.当组成双周期光子晶体的一种介质为复介电且其虚部为负时,两共振透射模式都出现了较强的增益.随着复介电常量的虚部的增加,两透射增益先增加后减少,中间存在一极值点.而当组成双周苘期光子晶体的一种介质的复介电虚部为正时,表现为对两共振透射模式的吸收.这一结果为光子晶体同时实现双通道超窄带滤波器和先放大微器件提供了理论基础.     

短周期GaAs／AlAs超晶格的光频介电函数谱理论的实验检验

我们制备了Ｍ＝２，４，６和１０的一系列短周期（ＧａＡｓ）Ｍ／（ＡｌＡｓ）Ｍ厂超晶格样品并测量了其椭偏光谱．对这些样品的光频介电函数港进行了分析，并与夏建白等的理论计算结果作了直接比较上述理论计算是对Ｍ＝４，６和１０的超晶格样品作出的，并给出相应的介电函数谱曲线．在光子能量３．５～４．５ｅＶ范围的Ｅ１峰与瓦峰附近的实验谱的主要特征，与理论计算结果相一致实验谱中的Ｅ１峰比理论谱要强些，不同Ｍ值的超晶格样品之间的Ｅ１峰之差异也大于理论结果。     

太赫兹介电谱与组分含量的关系分析及应用

研究了固体有机样品的太赫兹介电谱与组分体积含量之间的关系。通过分析有效介质理论中的CRI（Complex Refractive Index）模型,得到样品的介电参数与组分体积含量的关系式。利用太赫兹时域光谱技术测得室温下两种氨基酸样品在0.5～2.7 THz的介电性质,样品的折射率、介电系数及介电损耗均随氨基酸体积含量增加而增大。选取氨基酸介电损耗谱特征峰位处的介电参数,根据CRI模型进行拟合,得到折射率与体积含量的线性关系式,介电系数和介电损耗与体积含量的二次函数关系式。研究结果有利于扩展太赫兹波段的定性定量分析手段,并对聚合物基复合材料制备有一定参考意义。     

实现高效光传输功能的一维光子晶体透射谱

为设计新型高效光学滤波器、放大器,用传输矩阵法理论对一维光子晶体((AB)5C2(BA)5)m的光传输特性进行了研究,结果发现:在实介电常量情况下,光子晶体透射谱出现m条窄带共振透射峰,实现可调性多通道光学滤波功能.当C层为含负虚部的复介电常量(介质中掺入增益性杂质)时,仅在归一化中心频率1.0ω/ω0处出现一条超窄带...     

介电多层膜与人工介电超晶格的研究

近年来，铁电薄膜制备技术的迅速发展使得人工介电超晶格的生长成为现实。简要介绍了有关介电多层膜和人工介电超晶格的制备、结构和性能的研究状况，讨论了进一步研究需解决的问题。     

用介电函数的三级微商谱精确确定GaxIn1—xP临界点的能量值

本文导出了弱电场则反射谱与电函数对能量的三级微商成正比。将ＭＯＣＶＤ方法生长的ＧａＩｎＰ以及掺Ｓｉ和掺Ｚｎ３个样品，用椭圆偏振光谱法测量得到了可见光区的介电函数谱，并求其三级微商谱，把用一分析电反射谱的三点法推广到分析介电函数的三级微商谱，得到弱电场调制反射谱的实验结果，并与介电函数谱的结果加以比较，使灵敏度和分辨率有很大提高。     

氧化镁单晶在太赫兹波段的介电特性

利用太赫兹时域光谱系统,在0.5~9.5 THz范围内对氧化镁单晶基片的介电特性进行了研究,并获得折射率、吸收系数以及复介电函数信息。实验数据表明,在低频（ 2 THz）范围内,氧化镁单晶透过性较好,折射率在3.12~3.15之间。折射率和吸收系数均随频率增加而增大,且在3.16 THz和8.11 THz两处存在明显的吸收峰。通过经典的赝简谐振动理论很好地拟合了实验结果,分析了晶体中的横向光学声子振动模式,为氧化镁单晶在宽带太赫兹波段的应用提供了有益参考。     

钛酸锶钡的宽频带介电谱

利用常规固相反应法制备了系列钛酸锶钡(BaxSr1–xTiO3)(x=0.50,0.68,0.74)陶瓷。测量了样品的宽频段介电谱,发现钛酸锶钡的超低频介电谱在复介电常数平面上给出一段圆弧;但是,在高于5 Hz时偏离圆弧组成一段直线。实验表明:介质中慢极化效应的存在使得其介电弛豫普遍都不是德拜型的;在超低频至射频的广阔频段,样品的复εr不满足Kramers-Kroning(K-K)关系。实验证明在超低频下,测量εr的频域法并不适用,其物理含义还有待研究。     

贵金属薄膜与介质相关的表面光学特性研究

采用不同折射率的梯形棱镜作半底,室温下用热蒸发或电子束蒸发的方法,在棱镜底面生长一系列金膜和银膜,使用椭圆偏振光谱方法分别测量了金属与空气界面及金属与衬底界面的介电函数谱。     

纳米Ge颗粒镶嵌硅基薄膜的结构与光吸收特性的研究

采用射频磁控共溅射方法制备了纳米Ge颗粒镶嵌于SiQ中的复合薄膜(Ge—SiO2)，结合样品结构对光吸收特性进行深入的研究。研究发现该类样品存在较强的光吸收，并且光吸收边随Ge颗粒尺寸变小有显著的蓝移现象。采用量子限域模型和介电限域模型分别作了相应的理论计算，结果表明两种模型的理论计算结果与实验值均有一定的偏差；在小尺寸的Ge颗粒情况下，前者与实验值有明显的差异。对此结果我们给出了相应的分析讨论。     

介电电泳芯片的结构设计与模拟分析进展

综述了国内外微流控芯片介电电泳(DEP)的研究进展和介电电泳芯片的主要结构设计方案。依据芯片电极结构设计的不同,将介电电泳芯片分为阵列电极DEP芯片、抛物线电极DEP芯片、绝缘微柱DEP芯片及其他设计DEP芯片四大类。分别对芯片电极结构设计所采用的模拟分析进行了归纳和综述,重点探讨了如何通过电场模拟分析手段对芯片结构参数进行优化,分析了流体分布与热效应对芯片效能的影响,列举了不同电极结构设计的DEP芯片的工作效率及实际应用效果。提出了目前采用模拟分析方法进行芯片结构设计存在的问题,进而对基于MEMS技术的DEP芯片的设计和应用前景进行了展望。     

复介电右手材料和左手材料构成的光子晶体的特性研究

利用传输矩阵法矾究了复介电右手材料和左手材料构成的光子晶体的带隙结构和光传输特性。研究结果表明：一维右手材料和左手链料均成的光子晶体具有宽骜带的特点,禁带中出现多个共振透射峰。当组成该光子晶体的右手材料为复介电且其虚部为负时,各其振透射模式都出现了较强的增益,耳虚部的绝对值较小时,增益随着波长的增加呈指数减小。而虚部的绝对值较大时,增益与波长的关系近似呈倒“V”形状。随着复介电常量的虚部绝对值的增加,各透射增益先增加后减少,中间存在一极值点。而当组成该光子晶体的右手材料的复介电虑部为正时,表现为对各共振透射模式的吸收,且吸收随着波长的增加呈指数增加。这一结果为光子晶体同时实现多通道超窄带滤波器和光放大微器件提供了理论基础。     

实现多通道光滤波与放大功能的光子晶体量子阱

为设计高效光滤波、光放大、光衰减和光开关等新型量子光学器件,用传输矩阵法理论研究了一维光子晶体（AB）m（AABAABAABAA）n（BA）m的光传输特性,结果发现:在实介电常量或复介电常量情况下,光子晶体均构成光量子阱结构,并呈现明显的量子化效应,实介电和复介电常量量子阱的透射谱结构与特点相同,透射峰数目和频率位置均与周期数n 密切相关;当折射率nB为含负虚部的复介电常量时,光量子阱的共振透射峰出现不同程度的透射增益、放大现象,增益倍数最高达103 数量级,同时共振透射峰频率处出现很强的受激辐射,辐射极强达到104数量级;当n3 时,随n的增加量子阱透射增益倍数呈现下降趋势,共振透射峰频率处的受激辐射也随之下降;当nB为含正虚部的复介电常量时,共振透射峰则出现明显地透射衰减现象。这些特性为实验制备工作提供理论依据和指导。     

采用力化学方法调控制备纳米蒙脱土尺寸与结构的研究

采用酰胺和醇类等作为扩层剂,在超声、球磨和胶体磨等力化学作用下由蒙脱土原土制得纳米蒙脱土,并通过SEM、XRD对所制蒙脱土进行分析.结果表明,通过扩层刺预处理和力化学作用,蒙脱土片层大部分被剥离,片层厚度为30 nm～50 nm,片层尺寸减至5 μm～20 μm.比较所用四种扩层剂,以1,4-丁二醇和N,N-二甲基甲酰胺处理的蒙脱土纳米程度最好,并且机械力的作用时间越长,粒径越小,因此可通过机械力作用时间与扩层剂,实现对蒙脱土纳米尺寸的调控.采用力化学方法直接制备纳米蒙脱土具有生产成本低、元污染、设备简单易推广等优点,可应用于制备高性能聚合物纳米复合材料.     

纳米晶纤维素组装的手性介孔材料及其对手性药物的分离

纤维素纳米晶体（CNC）是由硫酸催化的纤维素水解制备的,根据纤维素的来源和水解条件,纳米晶体的直径约为5～15 nm,长度约为100～300 nm。CNC在水中可以形成具有手性向列型结构的液晶相。当干燥成固体薄膜时,CNC保持螺旋手性向列顺序并组装成层状结构。在CNC自组装过程中,可以添加溶胶-凝胶前体,如Si(OMe)4。随着溶剂的蒸发,这些前体会发生水解和缩合,从而形成手性向列相二氧化硅/CNC复合材料。复合材料在空气中煅烧破坏纤维素模板,留下高表面积手性向列结构的介孔二氧化硅膜。此外,有机二氧化硅或二氧化钛薄膜也采用类似的方法得到。这些薄膜可用作滤光片、反射器和薄膜。最重要的是,合成的手性介孔二氧化硅可用作手性色谱固定相材料分离手性药物。结果显示,手性分离的效果显著,为CNC开发手性新材料提供了新方法。     

低ε_r微波介质陶瓷的结构与介电性质

介绍了低介质常数εr 微波介质陶瓷中复合钙钛矿 Ba(X ,Y) O3系、(Zn,Sn) Ti O4系和 Ba O- Ti O2 系材料的结构和介电特性 ,分析其介电性质随结构和工艺参数的变化规律。以上系列微波介质陶瓷的烧结温度普遍较高 ,传统的介电理论不能完全解释这些材料的损耗机制。今后的发展趋势是利用复合效应来得到εr更高 ,品质因数Q值更高 ,同时温度稳定性良好的高性能材料     

诺发创新的32nm介电质技术接受连接导线尺寸缩小引发的RC迟滞挑战

为了使集成电路组件的性能跟上摩斯定律（Moore’s Law），集成电路设计人员在驱策技术节点缩小化时必需减缓RC迟滞效应。为达到组件缩小所带来的应有的积效进而增加145奈米以下导线间的空间缩小所带来的挑战。在过去几年里，研究人员研究了替代材料和更复杂的整体整合方法以解决RC迟滞问题。