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1、喇曼张量与光散射的偏振1第1页，此课件共14页哦遵从张量变换法则遵从张量变换法则:与直角坐标乘积与直角坐标乘积 x 2,y 2,z 2,xy,yz,zx的变换相似的变换相似 在在R(幺正矩阵幺正矩阵)对称操作下，有对称操作下，有可得可得而直角坐标乘积变换而直角坐标乘积变换2第2页，此课件共14页哦u光散射的偏振光散射的偏振 y y(zxzx)x xy y(zyzy)x xy y(zzzz)x x =90=900 0 =0=00 0y y(zxzx)y yy y(zyzy)y yy y(zzzz)y y y y(zxzx)y y(zyzy)y y(zzzz)检偏器检偏器偏振光入射偏振光入射探测光
2、方向探测光方向检偏器检偏器v晶体的各向异性晶体的各向异性喇曼张量各向异性喇曼张量各向异性散射光强度取散射光强度取向分布向分布散射光偏振性散射光偏振性 对晶体进行选择激发，对晶体进行选择激发，v喇曼散射实验的几何配置喇曼散射实验的几何配置(18(18种）种）偏振光入射偏振光入射 E=EX0 E=EY0 E=EZ0 3第3页，此课件共14页哦退偏度退偏度(这里取入射光沿这里取入射光沿y方向方向!)v定义定义 1.1.2.2.y(zz)xy(xy)xy(zy)x,=900y(zx)y,=00y(zz)y(zy)y(zx)说明说明:即使入射光为线偏振即使入射光为线偏振,散射光并非散射光并非线偏振线偏振
3、,即退偏振的即退偏振的,大小与喇曼张量元大小与喇曼张量元和散射角度有关和散射角度有关!4第4页，此课件共14页哦9.7 9.7 红外与喇曼选择定则红外与喇曼选择定则(Selection Rules)概述概述v能量选择定则：能量选择定则：IR,共振；共振；Raman,和频或差频和频或差频v动量选择定则：一级过程发生在布区中心，无序和小尺寸动量选择定则：一级过程发生在布区中心，无序和小尺寸Relaxv对称性选择定则：群表示选择定则对称性选择定则：群表示选择定则v具有反演中心的体系，具有反演中心的体系，IR与与Raman的相互排斥定则的相互排斥定则喇曼张量的对称变换与喇曼张量的对称变换与x2,y2,
4、z2,xy,yz,zx相似相似，跃迁取决于跃迁取决于 红外，电偶极矩的对称变换，红外，电偶极矩的对称变换，x,y,z 跃迁取决于跃迁取决于 对存在反演操作体系，宇称有定义，基态波函数为全对称，激发态波对存在反演操作体系，宇称有定义，基态波函数为全对称，激发态波函的对称性以及红外与喇曼坐标变换的反对称性，导致函的对称性以及红外与喇曼坐标变换的反对称性，导致IR与与Raman的相互的相互排斥法则排斥法则.5第5页，此课件共14页哦相互排斥定则相互排斥定则(Mutual Exclusion)v线性谐振子线性谐振子基态，具有偶宇称基态，具有偶宇称激发态激发态若偶宇称若偶宇称 I =R 激活激活IR禁戒
5、禁戒若奇宇称若奇宇称I =-IR 激活激活R禁戒禁戒6第6页，此课件共14页哦9.8 应用举例应用举例v结构分析结构分析晶体晶向晶体晶向材料晶化材料晶化-相变过程相变过程材料中化学键材料中化学键v成分分析成分分析v应力分析应力分析v温度测量温度测量7第7页，此课件共14页哦cm-1LO声子声子255cm-1(100)面入射面入射TO声子声子 232cm-1(110)面入射面入射(111)面入射面入射晶体晶向晶体晶向-不同方向入射下，不同方向入射下，GaAs晶体的喇曼光谱晶体的喇曼光谱8第8页，此课件共14页哦460cm-1520cm-1材料晶化材料晶化-非晶硅非晶硅(a-Si)不同退火下的喇曼
6、光谱不同退火下的喇曼光谱a-Sic-SiTa升高升高9第9页，此课件共14页哦材料中化学键材料中化学键-碳的几种异构体的喇曼光谱碳的几种异构体的喇曼光谱Sp3 C-CSp2 C-C10第10页，此课件共14页哦成分分析成分分析-Ga1-xAlxSb 混晶的喇曼混晶的喇曼 光谱随组分的变化光谱随组分的变化11第11页，此课件共14页哦Raman investigation of amorphous carbon in diamond film treated by laserQH Wu,L Yu,YR Ma,Y Liao,and RC FangJOURNAL OF APPLIED PHYSICS VOLUME 93(11),94(2003)12第12页，此课件共14页哦非晶金刚石相的非晶金刚石相的Raman峰峰（1192cm-1）的确认）的确认13第13页，此课件共14页哦应力分析应力分析-CVD金刚石的金刚石的喇曼光谱随甲烷浓度的变化喇曼光谱随甲烷浓度的变化a-1%b-2%c-3%d-4%e-5%：实验数据：实验数据：晶粒尺寸效应：晶粒尺寸效应：应力效应：应力效应：Raman峰半高宽峰半高宽薄膜应力为薄膜应力为p与薄膜的体弹性模量与薄膜的体弹性模量有关有关,对金刚石有对金刚石有14第14页，此课件共14页哦