基于远红外太赫兹光谱和X射线光电子谱的材料性质研究
近来，太赫兹技术成为了一个相当引人关注的研究领域。太赫兹技术的研究已经涉及了材料，物理，化学，医学，生物，成像等各个领域。人们对太赫兹技术的兴趣正是因为它如此广泛的潜在应用价值。特别地，太赫兹技术用于对材料性质的研究可以说开辟了一个新兴的研究途径，人们可以利用它对材料在低频范围内的一些性质进行详细的研究，而这是用以前的其它方法很难实现的。
利用太赫兹时域谱的透射测量方法，论文讨论了多个不同材料的性质。在0.3到3.0THz波段内，利用太赫兹时域谱测量研究了ZnS纳米颗粒的光学特性和介电响应性质。利用有效介质模型，对ZnS的THz时域光谱测量的实验结果给出了很好的理论分析，并指出ZnS纳米颗粒的光吸收响应是由于在11.6THz处的横向光学声子的振动引起的。进一步通过对比ZnS纳米颗粒及其单晶的THz光谱的实验结果，论文从实验上揭示了纳米结构不同于大块体材料的声子响应过程。研究指出了在小尺寸纳米颗粒中存在声子振动被局域的现象。
利用太赫兹时域谱论文研究了高电阻率的单晶Zn0材料在频率为0.2到3.5THz波段内的介电响应性质。对实验结构的理论拟合和分析指出了在ZnO单晶中存在的横向光学声子振动模(To(E1))，其频率为12.42 THz。
相似的研究被延伸到过渡金属Zr的化合物，以及芳香烃化合物萘、α-萘酚、β-萘酚、二联苯和蒽。在0.1到2.0 THz波段内我们得到了这些材料的吸收系数，折射率，复介电响应函数。对不同Zr的化合物的研究首次观察到了吸收的蓝移特性，研究结果揭示出其中负离子的变换导致了蓝移性质的发生。同时也从实验上证实了太赫兹光谱对分子构性，特别是同分异构体提供了指纹检测的一种可能性，并且指出在低频范围内相似分子结构存在很多共性。论文还从理论上讨论了半导体材料GaN的磁光Kerr效应。
基于角分辩光电子谱，详细地从理论上研究了有限维Holstein模型地光谱演化性质。利用蒙特卡罗方法，计算给定动量Holstein模型在一维，二维和三维，非半满，不同电子填充数，不同温度情况，不同耦合强度下的光电子谱。理论计算很好地符合了近来的实验结果。在不同维数下，不同耦合强度，温度，填充下的详细计算指出电声子相互作用的Holstein模型可以很好地给出材料光电子谱的从带底的宽的波包到费米面变成一个尖峰的这一演化性质的解释。
- 作者：
- 韩家广
- 学位授予单位：
- 中国科学院上海应用物理研究所
- 专业名称：
- 粒子物理与原子核物理
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2006年
- 导师姓名：
- 朱志远
- 中图分类号：
- TB303
- 关键词：
- 太赫兹技术；纳米结构；光电子谱；透射测量
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