β-Zn<,3>BPO<,7>晶体的光谱特性
THz波是指频率在(0.1-10)THz范围内的电磁波,1THz=1012Hz。它在长波段与毫米波(亚毫米波)相重合,而在短波段与红外线相重合。THz时域光谱技术是使用频率介于远红外和微波之间的相干电磁辐射脉冲作为探测源,利用电光取样或光电导取样的方法直接记录THz辐射电场的振幅时间波形,通过傅里叶变换得到测量信号振幅和相位的光谱分布,进而获得材料在THz波段的复折射率,复介电常数及吸收等信息。用THz时域光谱技术对β-硼磷酸锌晶体(β-Zn3BPO7)晶体样品进行了测量。
实验样品β-ZnaBPO7晶体的熔点为927℃,属六方晶系,晶胞参数为a=0.8439±0.0003nm,c=1.3030±0.0003nm,Z=6。其空间群为P6m2或者P62m。测量出参考信号和透过样品信号的时域脉冲波形,对参考信号和样品信号的时域波形作傅立叶变换,得到相位和振幅频谱。通过程序计算得到样品在0.3-3.0THz之间的折射率、吸收系数和介电常数。得到了吸收系数在频域上的吸收谱,在1.396THz,2.200THz,2.476THz,2.674THz处分别有吸收峰。样品在高频端有吸收增大的趋势。同时还得出样品在该波段范围内介电常数的实部和虚部,介电系数的变化相当平稳。对样品的涉及的布里渊区内光学声子与吸收谱进行讨论,找出了样品晶体THz波段的吸收光谱吸收峰与光学声子之间的对应关系。
发现出现峰位位置基本上都是在声子的整数倍序数处,表现出了共振吸收的性质。确定了样品晶体的第一布里渊区边界k值在109数量级,确定了样品的第一布里渊区范围光学声子数目为105-106量级。计算了吸收峰的波矢和实验测量范围内的波矢。在THz光谱测量范围可测到的光学声子数目为102量级。
测量了样品在红外-可见-紫外波段(波长2000nm-200nm)透射谱和反射谱,根据透射谱和反射谱算出吸收系数。得出样品的禁带能隙Eg=3.198eV。只要知道反射光谱,根据克喇末-克朗尼格(Kramers-Kronig)关系,就可计算出其它光学常数：折射率,介电常数和电导率。
THz时域光谱;β-硼磷酸锌晶体;β-ZnaBPO7晶体;六方晶系;布里渊光学;介电常数;折射率
北京工业大学
硕士
凝聚态物理
侯碧辉
2008
中文
O734;O437.2
31
2009-03-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）