Tài liệu Bài thuyết trình Quang phổ học biến điệu

Quang phổ học biến điệu GVHD: GS.TS Lê Khắc Bình HVTH: Nguyễn Thanh Lâm Nội dung I.Khái niệm về quang phổ biến điệu II.Cơ sở lí thuyết III.Các phương pháp quang phổ biến điệu IV.Hàm điện môi tổng quát 1, 2 và 3 chiều I.Khái niệm Trình tự xác định cấu trúc vùng năng lượng Bước I Trung gian Bước II Mô hình hóa thế tương tác giữa electron và môi trường tinh thể, giải phương trình Schrodinger tìm hàm riêng và trị riêng. Mô phỏng (Gói phần mềm Castep trong Materials Studio 5.0,…). Kiểm tra lại kết quả tính toán bằng thực nghiệm > Chiếu ánh sáng vào vật liệu, đoán nhận phổ và phân tích (phương pháp quang phổ). So sánh phương pháp quang phổ biến điệu và phương pháp quang phổ phản xạ thông thường Phổ phản xạ của GaAs tại nhiệt độ phòng. Phổ điện phản xạ của GaAs tại nhiệt độ phòng. Hệ đo quang phản xạ (PR) II.Cơ sở lí thuyết • Phần ảo của hàm điện môi được tính bằng phép gần đúng bán cổ điển: Hàm mật độ trạng thái dS J vc  3  (2 ) BZ |  k Ecv (k ) | 1 Các điểm tới hạn dS J vc ( )  ( 2 ) 3 S |  k [ Ec ( k )  Ev (k )] |Ecv  2 Điểm tới hạn là những điểm trong vùng Brillouin thõa mãn điều kiện:     k E (k )   k Ec (k )   k Ev (k )  0 Có thể có hai trường hợp: Hàm mật độ trạng thái gần các điểm tới hạn Phần ảo của hàm điện môi gần các điểm tới hạn Các phương pháp biến điệu phổ quang học Nguyên tắc Haèng soá ñieän moâi gaàn caùc ñieåm tôùi haïn ba chieàu  = b( - c )1/2 + const Ñaïo haøm cuûa  theo moät thoâng soá  naøo ñoù d b d (  c ) db     c ) d 2    c d d Với tần số của photon   c số hạng thứ nhất rất lớn ,số hạng thứù hai rất nhỏ .  Trên phổ biến điệu, nền khá lớn không có cấu trúc được loại bỏ, những cấu trúc của phổ trong miền chuyển mức ở các điểm tới hạn trong vùng Brillouin được làm nổi bật lên .  Các điểm đặc trưng yếu không quan sát được trên các phổ thông thường cũng có thể được tăng cường trên các phổ biến điệu.  Nhờ bản chất vi phân của nó, trên các phổ đó có thể quan sát một số lớn đỉnh nhọn ngay cả ở nhiệt độ phòng . III.Các phương pháp quang phổ biến điệu Cách phân loại thứ nhất: d b d (  c ) db     c ) d 2    c d d Có hai khả năng chọn thông số lấy vi phân  * Nếu  =  : phương pháp biến điệu theo bước sóng của ánh sáng . * Nếu  = c : phương pháp biến điệu bằng các nhiễu loạn ngoài tác dụng lên mẫu để làm biến thiên c . ( Nhiệt độ, áp suất, điện trường hoặc từ trường ). Áp suất Nhiệt độ • Làm dãn nở > tương đương áp suất thủy tĩnh • Làm thay đổi số phonon > chỉ ảnh hưởng đến các chuyển mức nghiêng