亚纳米尺度测量界面晶格振动的方法:四维电子能量损失能谱技术

本文介绍了近年来发展的四维电子能量损失谱(four-dimensional electron energy loss spectroscopy,4D-EELS)方法的原理及在界面晶格动力学研究方面的应用。详细阐述了四维电子能量损失谱数据采集的需求、方案设计、技术特点等,并对比了该方法与其它散射谱学方法,尤其是振动谱学技术的主要优缺点。该方法的主要特点是在具有较高能量分辨率的同时,可以分别实现较高的空间、动量分辨能力,也可以通过调整实验参数灵活地在二者间取得平衡,从而将色散测量的空间分辨率提高至纳米量级。这一方法的发展使得声子色散的测量不再依赖于中子散射、同步辐射等大科学装置,也不再局限于大单晶样品的测量,能够实现对单个纳米结构甚至单原子尺寸的界面进行色散测量。

红外涂层的晶格振动与掺杂效应

从晶格振动理论出发，探讨了杂质对晶格振动格波动频率的影响，根据极元激化理论，分析了光子与声子的耦合作用，得出了红外辐射涂料的成分设计原则。

一维非线性双原子链晶格振动的色散关系

在小振动情况下 ,讨论非简谐项对一维双原子链晶格振动色散关系的影响 ;对于三次方在位非线性力的作用 ,得到一维双原子非线性链晶格振动的色散关系 ,分析了光频支和声频支色散关系在非线性作用下的变化 ;色散关系的频隙在非线性力的作用下发生变化 ,且频隙的位置将降低 (非线性系数为正 )或升高 (非线性系数为负 ) .

掺镱钒酸钇晶体的晶格振动光谱

掺镜钒酸钇晶体是一种很有应用前景的晶体材料,由于它适合于半导体激光器泵浦的全固态激光器的要求而受到人们的普遍关注。拉曼光谱是研究材料的声子能谱分布的方法。本文根据群论对称性分类,计算了掺镜钒酸钇晶体的拉曼和红外活性振动模。选择不同几何配置的拉曼光谱,获得了不同的晶格振动模并计算了不同晶格振动模的散射效率。实验证明最强的振动模来自钒氧四面体的振动。

多近邻作用双原子链和一维铁电体晶格振动

用实空间方法研究了多近邻作用双原子链的晶格振动行为 ,该模型是铁电体的最简单近似 .研究表明长程库仑力确实是铁电相变软模的重要起因 。

在位势对于一维双原子链晶格振动长声学波的影响

根据声学模的定义,明确了具有在位势的一维双原子链的晶格振动不存在声学模.讨论了具有在位势的一维双原子链晶格振动的低频支长波模振动图像,得到原胞中两种原子运动的振幅不再一致,低频支长波模不再是原胞质心的运动,且两种原子运动的振幅比随在位势的增大而单调增大.

晶格振动和晶粒尺度对磁记录膜矫顽力的竞争影响研究

对晶格自旋相互作用的交换积分进行了晶格振动的修正,依此修正,导出了振动对磁记录膜矫顽力的影响关系;分析了磁晶量子尺度效应对磁记录膜矫顽力的影响机制;讨论了振动效应和量子尺度效应相互影响,共同竞争的物理内涵。结果显示:①振动的存在将减小薄膜的矫顽力;②磁晶微粒的量子尺度效应将使薄膜的矫顽力增加;③振动效应和量子尺度效应相互影响,共同竞争,为薄膜提供矫顽力;④要提高薄膜完备系的矫顽力,可将磁记录膜制成纳米级薄膜。

纳米机械和微机械中杆的晶格振动量子化

应用量子统计理论中的Dyson方程推导了具有简单立方单原子晶体结构的纳米机械和微机械中杆的声子格林函数 ,并以此为基础 ,对晶格振动进行量子化 ,为应用量子理论研究MEMS及其构件奠定了基础。

晶格振动的超快光谱调控

采用飞秒激光抽运脉冲激发了Bi_2Te_3薄膜频率为1.856 THz的声子相干振动,并用探测光测量得到了其阻尼振动信号.结合Raman光谱,确定该振动为A^1_(1g)对称振动模式的相干光学声子.为了实现该模式振动的调控,在抽运光路上安装了脉冲整形器,进而控制生成具有不同时间间隔和能量比的两束脉冲激光.研究表明,当两束脉冲的间隔时间为相干光学声子振动半周期的奇数倍时,调整两束脉冲的能量比值,可以实现A^1_(1g)模式振动的完全消除.继而将两束脉冲的能量比值保持不变,得到了振幅随间隔时间的变化曲线,与理论分析符合.结果进一步证实了用超快光谱调控特定晶格振动的可行性,从而为研究材料内部超快能量传递过程提供了有效手段.

计及所有长程库仑作用一维双原子链晶格振动的色散关系

在简谐近似和周期性边界条件下,推导考虑所有原子长程库仑作用一维双原子链晶格振动的色散关系.分析讨论长程库仑作用对色散关系的影响,结果表明:随着长程库仑作用的增强,晶格振动模的频率不断减小、色散关系的频隙逐渐变窄直到消失,并且光学支渐渐深陷入声学支中,最终导致光学支在布里渊区中心的最高频率挪到极低频处.

不同边界条件下一维双原子链的晶格振动

在自由边界条件和驻波边界条件下 ,讨论分析了一维双原子链晶格振动的振动模和色散关系 ,并与周期性边界条件下的结果进行了比较 ;明确了在不同边界条件下讨论实际原子链晶格振动的振动模和色散关系 ,其结果是相同的 .

MOCVD-Ga_xIn_(1-x)As_yP_(1-y)/InPDBR结构的晶格振动

利用微区Raman散射技术研究了MOCVD-GaxIn1-xAsyP1-y/InPDBRs结构的晶格振动。在InP衬底上生长的与InP晶格匹配的四元合金Ga0.4In0.6As0.85P0.15中包含三种主要的振动模式,分别归属于类InAs、类GaAs和类GaInP。随着Ga0.4In0.6As0.85P0.15与InP交替生长构成的DBRs结构周期数增加,Raman散射谱中三种振动模式的谱线线型发生明显变化,类InAs振动强度不变,谱线窄化,峰值位置向低频方向移动,类GaAs和类GaInP振动强度逐渐减弱。同时类InAs与类GaAs振动强度比增大。Raman散射研究中声子的限制效应表明多层结构生长过程中界面存在非完整晶态。

二水硝酸镧钾晶体晶格振动的群论分析和拉曼光谱

本文对新型非线性晶体二水硝酸镧钾［Ｋ２Ｌａ（ＮＯ３）５·２Ｈ２Ｏ］的晶格振动进行了群论分析．给出了该晶体在 点晶格振动的对称性分类．它们是４２Ａ１＋４２Ａ２＋４５Ｂ１＋４５Ｂ２其中声学校为Ａ１＋Ｂ１十Ｂ２．拉曼活性模为４ｌＡ１＋４２Ａ２＋４４Ｂ１＋４４Ｂ２，红外活性模为习４１Ａ＋４４Ｂ１＋４４Ｂ２．测量了该晶体不同几何配置的拉曼光谱，利用群论分析结果对谱图进行了识别和讨论．

不同近邻作用下一维双原子链晶格振动色散关系

在简谐近似和周期性边界条件下,推导出最近邻近似、次近邻近似和所有原子相互作用下一维双原子链晶格振动的色散关系.数值模拟表明:随着原子间库仑作用的增强,3种色散关系的频率不断降低、频隙逐渐减小,但最近邻近似的色散关系曲线形状基本保持不变,而次近邻近似和所有原子相互作用的色散关系在布里渊区中心的光学模频率向低频方向移动,并且所有原子相互作用下布里渊区中心的光学模软化更快.

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。

几种一维原子链晶格振动特性比较研究

本文从结构、态密度和本征波函数三个方面系统研究了单原子周期链、双原子周期链、无序链、纳米链、Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ准晶链和Ｔｈｕｅ－Ｍｏｒｓｅ链六种一维体系的晶格振动特性，给出并讨论了他们的区别和联系。

纳米机械和微机械中杆的晶格振动内能与比热的理论研究

根据具有简立方单原子晶体结构的纳米机械和微机械中杆的晶格振动量子化的结论 ,推导了杆的晶格振动内能和比热的公式 ,并采用了神经网络技术进行了数值计算。数值计算结果表明 ,单位质量的杆的晶格振动内能随尺寸的增加而增加 。

MnHg(SCN)_4与ZnCd(SCN)_4晶体的晶格振动及热导率的拉曼光谱研究

采用拉曼光谱技术研究了金属有机配合物晶体MnHg(SCN)4(MMTC)和ZnCd(SCN)4(ZCTC)的晶格振动模式.结果表明,MMTC有4类晶格振动模式:SHgS弯曲振动、NMnN弯曲振动、CS弯曲振动和CN伸缩振动;ZCTC有4类晶格振动模式:双重简并CdS4弯曲振动、双重简并ZnN4弯曲振动、SCN弯曲振动和CN伸缩振动.根据晶格动力学理论,推导了晶体热导率及拉曼峰半高宽的关系,计算了上述两种晶体的热导率,讨论了该类晶体激光损伤的物理机制.

氯化钠型结构有限晶格振动

编制了氯化钠型结构各种晶体的晶格振动通用程序 ;它适用于循环或自由边界条件 .令体系原子总数由少至多地分别计算得到了趋向于宏观尺寸极限的零维、一维、二维和三维体系的结果 .体系的键角和键长力系数之比增大时 ,晶化模软化使结构不稳定 ,导致其升华或熔解 .比较了两种边界条件所得到的完全不同的结果 .在自由边界条件下简谐模频谱分布随结构中重和轻原子质量比增大而分裂成三支 ;低频、中频和高频之间共出现两个禁区 .低频支主要是重原子的振动 ;高频支重原子大致不动 ;

KDP晶格振动模和生长机制的拉曼光谱研究(英文)

用空间群理论分析和指认了KDP晶体的拉曼活性晶格振动模 ,测量了晶体以及生长溶液的拉曼光谱 ,重点分析了出现在固 /液界面附近的 91 6cm- 1拉曼峰 ,该峰被指认为扭曲的P(OH) 2 集团反对称伸缩振动。依据本文的理论分析和实验测量 ,我们认为H2 PO- 4阴离子集团的二聚物可能是KDP晶体的生长基元。