晶格振动谱的实验测定方法.ppt

入射晶体时中子的动量和能量出射晶体后中子的动量和能量中子散射的规律第31页,共39页，2024年2月25日，星期天能量守恒动量守恒倒格子矢量第32页,共39页，2024年2月25日，星期天声子间的相互作用遵循能量守恒和准动量守恒碰撞前后系统准动量不变，对热流无影响。---正常过程(N过程)(1)正常过程与倒逆过程第33页,共39页，2024年2月25日，星期天---反常过程(U过程)(2)碰撞后，声子准动量和热流反向第34页,共39页，2024年2月25日，星期天正常散射过程的结论第35页,共39页，2024年2月25日，星期天（1）测得各个方位上入射中子和散射中子的能量差（2）确定声子的频率根据入射中子和散射中子方向的几何关系确定声子的波矢（3）得到声子的振动谱晶格振动谱的测定第36页,共39页，2024年2月25日，星期天对于中子非弹性散射实验，入射中子的动量（包括方向）和能量是已知的，散射中子的动量和能量也是可以测定的。在一个选定的方向测量散射中子，会发现只能得到特定能量的中子，由此可以确定出具有特定波矢的声子能量。变化入射中子相对于晶体的方向以及探测散射中子的方向，最终可以确定出整个声子谱。

中子的非弹性散射目前是测定声子谱最有效的方法。第37页,共39页，2024年2月25日，星期天下图为90K下钠晶体[110]方向的振动谱．最高的—支是声学纵波，以下两支是声学横波．第38页,共39页，2024年2月25日，星期天感谢大家观看第39页,共39页，2024年2月25日，星期天关于晶格振动谱的实验测定方法晶格振动是影响固体很多性质的重要因素，而且只要T≠0K，原子的热运动就是理解固体性质时不可忽视的因素。所以从实验上观测晶格振动的规律是固体微观结构研究的重要内容。1.晶格振动色散关系ω=ωj(q)2.态密度：g(ω)=f(ω)测定的原理：通过辐射波和晶格振动的相互作用来完成。晶格振动规律主要通过晶格振动谱反映：实验测定晶格振动谱的意义第2页,共39页，2024年2月25日，星期天研究声子谱（振动谱）的实验方法第3页,共39页，2024年2月25日，星期天电磁波(B)其中最重要、最普遍的方法是：Far-Infraredand(FIR)InfraredSpectroscopeRamanSpectroscopeBrilouinSpectroscopeDiffuseX-RayScattering(IR) (R)远红外和红外光谱喇曼光谱布里渊散射谱X射线漫散射InelasticneutronScatteringUltrasonicmethods (INS)(US)非弹性中子散射超声技术InelasticelectrontunnellingSpectroscope（IETS) 非弹性电子隧道谱第4页,共39页，2024年2月25日，星期天三维晶格的振动：3n个线性齐次方程3n个?的实根声学支格波(2)(3n-3)支光学支格波(1)其中有3个当波矢q0时,晶格振动的横波和纵波纵波：原子振动方向与波传播方向一样横波：原子振动方向与波传播方向垂直两支横波(TA)一支纵波(LA)横波（TO）纵波（LO）transverseacousticwavelongitudinalopticalwave第5页,共39页，2024年2月25日，星期天光学纵波声学纵波光学横波声学纵波光学波：相邻原子振动方向相反，即质心不变，原子相对运动声学波：相邻原子振动方向相同，即质心运动第6页,共39页，2024年2月25日，星期天一维单原子链：一支声学纵波一维双原子链：一支声学纵波，一支光学纵波三维简单晶格：两支声学横波，一支声学纵波三维复式格子：两支声学横波，一支声学纵波，3(n-1)支光学波（包括横波和纵波）不同种类晶格振动第7页,共39页，2024年2月25日，星期天金刚石的振动谱cc晶体中格波的支数=原胞内原子的自由度数mn第8页,共39页，2024年2月25日，星期天Pb和Cu的振动谱第9页,共39页，2024年2月25日，星期天光波与晶格作用的现象固体的红外波段吸收第10页,共39页，2024年2月25日，星期天固体吸收光谱的主要特征基本吸收区：价带（电子）?导带，伴随光电导，a-105~106cm-1激子吸收峰：