《固体光学与光谱学》9.ppt

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1、8.2离子晶体光学响应函数---色散关系与反射光谱8.2.1理想离子晶体由晶格振动的(P,E)方程以及比较可得理想晶体得介电响应函数1反射谱：R(0),R(),RM(),Rm()，M,m剩余辐射区：全反射TO<<LOR()=1带宽LO-TO透明区：0，共振效应：=TO纵波效应：=LO,=0类等离子体效应Polariton的介电函数谱(为实数)28.2.2实际离子晶体由Lorentz色散理论，Huang方程可写为设并利用关系式3Polariton的色散关系4实际晶体的Polar

2、iton色散曲线共振效应=TO，i极大类等离子态效应()=0Ne*2/M0LO波矢虚部qi波矢实部qr闪锌矿结构离子晶体极化激元的色散曲线w+w-q+=qr++iqi+q-=qr-+iqi-5实际离子晶体折射率谱的红外色散解析表达共振效应6实际离子晶体红外反射谱R(0),R(),RMax(),Rmin()对应的频率Mm剩余辐射带宽7NaCl晶体的反射光谱室温下NaCl的T和L分别为61和38mm88.3TO声子的红外(InfraRed,IR)吸收定性分析（Qualitativeana

3、lysis)：模式识别一级过程与多级过程，单声子过程与多声子过程波矢与频率选择定则(SelectionRules):k=q,k=q0只有布区中心振动模—FundamentalVibrationmodes参与单声子IR吸收，无序和纳米体系，发生relaxation偶极选择定则，只有极性晶体才有单声子的IR吸收NaCl,TO声子(164cm-1,61m)IR激活；Si,TO声子(520cm-1,19.2m)IR不激活,Raman激活光学模,且只有TO振动模才有单声子的IR吸收IR吸收主峰为单TO声子；次峰为多级

4、声子或LO声子振动模的对称性分类及红外与喇曼活性（10章）9极性晶体LiF（超薄膜）的吸收光谱TO声子LO声子10光与TO声子以及LO声子相互作用示意图11非晶硅氢合金(a-Si:H)的IR光谱，4个基模全激活12定量与半定量分析TO声子频率应用：由力常数g计算TO，或由TO求g.（如表8.1）Lorentz-Lorenz公式Szigeti公式注意:M-约化质量，g-力常数,-极化率，V-体积吸收谱线宽度（FullWidthofHalfMaxmimun-FWHM）可由吸收谱线的宽度来衡量阻尼作用的大小！13气体

5、或液体，浓度为C(mole/cm3)结论：单键的吸收强度接近，固体中亦然IR吸收强度—定量与半定量分析气体SiH4(SiH3)2Si-H键数46吸收强度(cm2/mmole)1422振子强度/3.53.714固体IR吸收强度——确定单位体积中振子数N由求和法则系数A的标定方法（如a-Si:H或a-Ge:H)：核反应法1H+15N(6.4MeV)12C+4He+(4.43MeV)由测量特征-ray强度，确定H绝对含量其中——吸收带中心位置频率15T(cm-1)Si-HSiStrachingbendingH

6、H(Si-H)wWagging6402000a-Si-H合金的IR吸收光谱A(Si-H)w=1.6×1019cm-2IR+核反应168.4LO声子的吸收无序体系；多声子过程，LO声子与其它振动模的组合；尺寸效应（低维样品：薄膜，纳米颗粒），斜入射情况；表面模纵模/横模二重性，对超薄膜，限域效应使z-纵模,频率高，xy-横模，频率低斜入射，平行于入射面P偏振光激发表面纵模(LiF实验)17多孔硅的红外反射光谱，光以45o斜入射到样品上.箭头指示在不同样品中Si-O-Si桥键振动LO声子的位置。TOLO18