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目錄
序
前言
上篇 拉曼光譜學(xué)基礎(chǔ)
第1章 拉曼光譜學(xué)的一般知識(shí) 3
1.1 散射、光散射和拉曼散射 3
1.1.1 散射與光散射 3
1.1.2 光散射與拉曼散射 4
1.2 光譜、散射光譜與拉曼光譜 6
1.2.1 光譜與散射光譜 6
1.2.2 拉曼散射與拉曼光譜 6
1.3 拉曼散射效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和拉曼光譜學(xué)的發(fā)展 12
1.3.1 拉曼散射效應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 12
1.3.2 拉曼光譜學(xué)的發(fā)展 15
1.3.3 激光拉曼光譜學(xué) 20
1.4 拉曼光譜應(yīng)用概述 25
1.4.1 拉曼光譜應(yīng)用的常規(guī)化 25
1.4.2 拉曼光譜應(yīng)用的基礎(chǔ) 26
1.4.3 振動(dòng)拉曼光譜應(yīng)用簡介 28
參考文獻(xiàn) 33
第2章 光散射的理論基礎(chǔ) 36
2.1 散射概率 36
2.1.1 散射實(shí)驗(yàn)與散射概率 36
2.1.2 散射截面和微分散射截面 38
2.1.3 散射截面的經(jīng)典物理和量子物理表述 39
2.2 光散射的宏觀理論 41
2.2.1 電偶極輻射和感生電偶極矩 42
2.2.2 孤立原子的光散射 43
2.2.3 分子的光散射 44
2.2.4 經(jīng)典光散射理論對(duì)光散射機(jī)制和基本特征的描述 46
2.3 光散射的微觀理論 52
2.3.1 微分散射截面與量子躍遷概率 52
2.3.2 量子躍遷概率與含時(shí)間微擾論 53
2.3.3 原子光散射的量子力學(xué)描述 54
2.3.4 分子光散射的量子力學(xué)理論 54
2.3.5 光散射的量子力學(xué)詮釋 55
參考文獻(xiàn) 60
第3章 拉曼光譜的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 61
3.1 實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí) 61
3.1.1 拉曼光譜實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和拉曼光譜的分類 61
3.1.2 拉曼光譜實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的標(biāo)示 62
3.1.3 與實(shí)驗(yàn)條件相關(guān)的拉曼光譜特性 64
3.1.4 振動(dòng)拉曼光譜實(shí)例 CCl4的拉曼光譜 66
3.1.5 拉曼光譜實(shí)驗(yàn)的技術(shù)關(guān)鍵 68
3.2 光柵色散型拉曼光譜儀 68
3.2.1 拉曼光譜儀的基本結(jié)構(gòu)及其技術(shù)進(jìn)步歷程 68
3.2.2 激發(fā)光源——激光器 72
3.2.3 樣品光路 76
3.2.4 分光光路 83
3.2.5 光探測(cè)器和光譜讀取 92
3.2.6 光柵拉曼光譜儀的整體結(jié)構(gòu) 100
3.2.7 共焦拉曼光譜儀 101
3.2.8 近場拉曼光譜儀 104
3.3 控曼光譜測(cè)量技術(shù) 105
3.3.1 光譜儀的安全放置和進(jìn)行調(diào)整的條件 105
3.3.2 光譜儀光路的調(diào)整 106
3.3.3 顯微拉曼光譜儀的光路調(diào)整 111
3.3.4 光譜的特性和光譜的分辨 113
3.3.5 光譜儀性能的描述 115
3.3.6 商品光譜儀的性能參數(shù) 119
3.3.7 光譜儀運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的選擇 121
3.3.8 光譜儀透光率的色散及其影響的消除 124
3.3.9 譜儀的日常維護(hù) 125
3.4 干涉型光譜儀 126
3.4.1 傅里葉變換( FT)光譜儀 127
3.4.2 法布里珀羅干涉儀 130
3.4.3 光譜儀與傅里葉變換光學(xué) 132
3.5 實(shí)驗(yàn)拉曼光譜的數(shù)據(jù)處理 133
3.5.1 原始光譜的成分及其光譜特征 133
3.5.2 噪聲譜的消除和減少 135
3.5.3 光譜參數(shù)的獲取 139
參考文獻(xiàn) 140
第4章 固體拉曼散射的理論基礎(chǔ) 142
4.1 晶格動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí) 142
4.1.1 運(yùn)動(dòng)方程的簡化與晶格動(dòng)力學(xué) 143
4.1.2 經(jīng)典力學(xué)理論——格波 144
4.1.3 維雙原子線性鏈的品格振動(dòng) 146
4.1.4 量子力學(xué)理論——聲子 150
4.1.5 電子聲子相互作用 151
4.2 晶格動(dòng)力學(xué)的微觀模型 153
4.2.1 三維晶體的經(jīng)典品格動(dòng)力學(xué) 154
4.2.2 力常數(shù)模型(force constant model) 155
4.2.3 殼模型( shell model) 157
4.2.4 鍵模型(bond model) 158
4.2.5 鍵電荷模型(bond charge model) 159
4.2.6 典型半導(dǎo)體聲子色散曲線的計(jì)算結(jié)果 160
4.3 品格動(dòng)力學(xué)的宏觀模型 162
4.3.1 連續(xù)彈性模型 162
4.3.2 介電連續(xù)模型——黃昆方程 164
4.4 非晶體的品格動(dòng)力學(xué) 168
4.5 固體的拉曼散射理論 169
4.5.1 概述 169
4.5.2 固體拉曼散射的量子力學(xué)描述 172
4.5.3 拉曼散射的介電漲落關(guān)聯(lián)模型 173
4.5.4 晶體和非晶的拉曼散射譜 178
參考文獻(xiàn) 181
下篇 低維納米半導(dǎo)體的拉曼光譜學(xué)
第5章 低維納米體系拉曼散射的理論基礎(chǔ)和光譜特征 187
5.1 低維納米體系與小尺寸效應(yīng) 187
5.1.1 維度、尺寸與特征長度 187
5.1.2 低維體系與納米材料 188
5.1.3 小尺寸效應(yīng) 190
5.1.4 低維納米體系的科學(xué)研究 193
5.2 超晶格半導(dǎo)體 194
5.2.1 非極性半導(dǎo)體薄板 195
5.2.2 離子晶體平板 197
5.2.3 半導(dǎo)體超品格 197
5.3 納米半導(dǎo)體 206
5.3.1 非極性半導(dǎo)體微晶粒 207
5.3.2 Si納米晶 209
5.3.3 極性晶粒粉狀半導(dǎo)體 209
5.3.4 碳納米管 211
5.3.5 量子阱線、量子線或納米線 215
5.4 關(guān)于微晶模型 218
5.4.1 原始的微晶模型 218
5.4.2 微晶模型的應(yīng)用 220
5.4.3 微晶模型的有效性 922
5.4.4 微晶模型的合理性 224
5.4.5 微晶模型合理和有效性的檢驗(yàn) 226
5.5 第一性原理計(jì)算 230
5.5.1 Si/Ge超品格品格動(dòng)力學(xué)的從頭算 230
5.5.2 硅[111]納米線的色散關(guān)系 231
參考文獻(xiàn) 232
第6章 低維納米半導(dǎo)體的基礎(chǔ)拉曼光譜 234
6.1 畢導(dǎo)體超品格的特征拉曼光譜 235
6.1.1 折疊聲學(xué)模 235
6.1.2 限制光學(xué)模 236
6.1.3 界面模 238
6.2 納米硅的特征拉曼光譜 241
6.2.1 多孔硅的特征拉曼譜 241
6.2.2 硅納米線的特征拉曼譜 243
6.2.3 納米硅拉曼譜特征的根源 246
6.3 納米碳的特征拉曼光譜 249
6.3.1 納米金剛石特征拉曼譜 251
6.3.2 富勒稀( Fullerene)的特征譜拉曼譜 256
6.3.3 碳納米管的特征拉曼譜 258
6.4 極性納米半導(dǎo)體的特征拉曼光譜 260
6.4.1 SiC納米棒的特征拉曼光譜 260
6.4.2 其他極性納米半導(dǎo)體的拉曼光譜 262
6.5 多聲子拉曼譜 265
6.5.1 超品格多聲子拉曼譜 265
6.5.2 納米半導(dǎo)體的多聲子拉曼譜 267
6.6 反斯托克斯拉曼譜 271
6.6.1 碳納米管斯托克斯普適特征的“反常” 271
6.6.2 碳納米管斯托克斯普適特征的“反�！钡母� 273
參考文獻(xiàn) 275
第7章 激發(fā)光特性與低維納米半導(dǎo)體拉曼光譜 277
7.1 激發(fā)光波長改變的拉曼譜 277
7.1.1 拉曼散射強(qiáng)度的共振增強(qiáng) 277
7.1.2 拉曼散射頻率的共振變化 285
7.2 入射激光偏振改變的拉曼譜 290
7.2.1 超品格的偏振拉曼譜 291
7.2.2 納米材料的偏振拉曼譜 292
7.3 入射激光強(qiáng)度改變的拉曼譜 295
7.3.1 激光強(qiáng)度和溫度 296
7.3.2 低強(qiáng)度（功率密度）激光輻照 297
7.3.3 離強(qiáng)度（功率密度）激光輻照 304
參考文獻(xiàn) 308
第8章 樣品尺寸、形狀、成分和結(jié)構(gòu)與低維納米半導(dǎo)體拉曼光譜 311
8.1 樣品尺寸對(duì)低維拉曼光譜的影響 311
8.1.1 尺寸對(duì)光譜頻率的影響 311
8.1.2 尺寸對(duì)偏振選擇定則的影響 323
8.2 樣品形狀對(duì)低維拉曼光譜的影響 327
8.2.1 對(duì)超品格縱折疊聲學(xué)(I A)聲子的影響 328
8.2.2 對(duì)超品格限制光學(xué)聲子的影響 328
8.3 樣品成分和結(jié)構(gòu)對(duì)低維拉曼光譜的影響 329
8.3.1 組分的影響 329
8.3.2 雜質(zhì)的影響 330
8.3.3 結(jié)構(gòu)和缺陷的影響 332
參考文獻(xiàn) 335
附錄
附錄I 激光器和激光線 339
附錄Ⅱ 標(biāo)準(zhǔn)譜線 349
附錄Ⅲ 晶體的結(jié)合及其極性和對(duì)稱性結(jié)構(gòu) 354
附錄Ⅳ 態(tài)密度與聲子態(tài)密度 358
附錄V 拉曼張量 362
附錄Ⅵ 波動(dòng)方程的求解 370
附錄Ⅶ 關(guān)聯(lián)和關(guān)聯(lián)函數(shù) 372
附錄Ⅷ 第一性原理計(jì)算方法 382
附錄Ⅸ 普通晶體和典型半導(dǎo)體的布里淵區(qū)、振動(dòng)模及其拉曼光譜 385
附錄X 常用物理參數(shù)、常數(shù)和單位 392
索引 400
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