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文档简介

.,和分子振动引起拉曼散射类似,晶格振动也引起拉曼散射。后者的来源是线性原子链的振动或三维的格波。,线性双原子链的振动,九晶格动力学基础,.,如上图所示,晶格常数为2a(原子之间的距离为a),每个原胞含两个原子,质量分别为m1、m2,奇数原子(质量为m2)和偶数原子(质量为m1)的运动方程分别为:m1u2n=f(-2u2n+u2n+1+u2n-1)m2u2n+1=f(-2u2n+1+u2n+2+u2n),式中u为对时间的二阶导数,f为力常数,上述方程具有行波(格波)解,并得到一个决定2的方程:2(q)=f(m1m2)-1(m1+m2)m12+m22+2m1m2cos(2qa)1/2)式中为频率,q为波矢,q=1/,为波长。,.,下面就是用动画表示两种波的区别,图中纵坐标为位移(u),横坐标为位置(x).在光学波中相邻原子大体上反方向位移,声学波相邻原子大体上同方向位移.因此,光学波中相邻原子相对位移随时间变化比声学波要快得多.因此定性上可以看出光学波的频率要比声学波大的多.,.,线性双原子链格波的色散曲线,色散关系是格波的频率随波矢q的变化曲线.,将光学波和声学波的色散关系+(q)和-(q)描绘在布里渊区内(即-/2aq/2a),得到图9.光学波和声学波的色散曲线分别称为光学支和声学支。前者的频率,即声子能量显著高于后者,光学波和声学波分别参与拉曼和布里渊散射.,.,声学支,光学支,-/2a,/2a,.,三维晶体格波的色散曲线,设三维晶体的原胞中包含s个原子。它的原子运动方程给出3s个频率(q),(3s支色散曲线)。当波长很大(波矢q0点)时,有3支的频率趋于零,并且与q的比值等于晶体中的声速。其余3s-3支的频率在整个布里渊区中都很高(1013Hz)。当q0时,这3s-3支晶格振动模称为基本晶格振动模(光学支),也就是一级拉曼散射所涉及的振动模。,.,金刚石晶体的晶格振动色散曲线,.,金刚石的原胞中包含两个碳原子,有三个声学支和三个光学支。在布里渊区的100和111两条倒易轴上的色散曲线如图所示。图中的LA为纵声学支,TA为横声学支,LO为纵光学支,TO为横光学支,在这两条倒易轴上,横声学支和横

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