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目錄
序
前言
上篇 拉曼光譜學基礎
第1章 拉曼光譜學的一般知識 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 拉曼散射效應的發(fā)現和拉曼光譜學的發(fā)展 12
1.3.1 拉曼散射效應的發(fā)現 12
1.3.2 拉曼光譜學的發(fā)展 15
1.3.3 激光拉曼光譜學 20
1.4 拉曼光譜應用概述 25
1.4.1 拉曼光譜應用的常規(guī)化 25
1.4.2 拉曼光譜應用的基礎 26
1.4.3 振動拉曼光譜應用簡介 28
參考文獻 33
第2章 光散射的理論基礎 36
2.1 散射概率 36
2.1.1 散射實驗與散射概率 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 經典光散射理論對光散射機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間微擾論 53
2.3.3 原子光散射的量子力學描述 54
2.3.4 分子光散射的量子力學理論 54
2.3.5 光散射的量子力學詮釋 55
參考文獻 60
第3章 拉曼光譜的實驗基礎 61
3.1 實驗的基礎知識 61
3.1.1 拉曼光譜實驗的內容和拉曼光譜的分類 61
3.1.2 拉曼光譜實驗條件和實驗結果的標示 62
3.1.3 與實驗條件相關的拉曼光譜特性 64
3.1.4 振動拉曼光譜實例 CCl4的拉曼光譜 66
3.1.5 拉曼光譜實驗的技術關鍵 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構及其技術進步歷程 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 光探測器和光譜讀取 92
3.2.6 光柵拉曼光譜儀的整體結構 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 控曼光譜測量技術 105
3.3.1 光譜儀的安全放置和進行調整的條件 105
3.3.2 光譜儀光路的調整 106
3.3.3 顯微拉曼光譜儀的光路調整 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 119
3.3.7 光譜儀運轉參數的選擇 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 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 132
3.5 實驗拉曼光譜的數據處理 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 光譜參數的獲取 139
參考文獻 140
第4章 固體拉曼散射的理論基礎 142
4.1 晶格動力學的基礎知識 142
4.1.1 運動方程的簡化與晶格動力學 143
4.1.2 經典力學理論——格波 144
4.1.3 維雙原子線性鏈的品格振動 146
4.1.4 量子力學理論——聲子 150
4.1.5 電子聲子相互作用 151
4.2 晶格動力學的微觀模型 153
4.2.1 三維晶體的經典品格動力學 154
4.2.2 力常數模型(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 典型半導體聲子色散曲線的計算結果 160
4.3 品格動力學的宏觀模型 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 非晶體的品格動力學 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描述 172
4.5.3 拉曼散射的介電漲落關聯(lián)模型 173
4.5.4 晶體和非晶的拉曼散射譜 178
參考文獻 181
下篇 低維納米半導體的拉曼光譜學
第5章 低維納米體系拉曼散射的理論基礎和光譜特征 187
5.1 低維納米體系與小尺寸效應 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 190
5.1.4 低維納米體系的科學研究 193
5.2 超晶格半導體 194
5.2.1 非極性半導體薄板 195
5.2.2 離子晶體平板 197
5.2.3 半導體超品格 197
5.3 納米半導體 206
5.3.1 非極性半導體微晶粒 207
5.3.2 Si納米晶 209
5.3.3 極性晶粒粉狀半導體 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 226
5.5 第一性原理計算 230
5.5.1 Si/Ge超品格品格動力學的從頭算 230
5.5.2 硅[111]納米線的色散關系 231
參考文獻 232
第6章 低維納米半導體的基礎拉曼光譜 234
6.1 畢導體超品格的特征拉曼光譜 235
6.1.1 折疊聲學模 235
6.1.2 限制光學模 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 275
第7章 激發(fā)光特性與低維納米半導體拉曼光譜 277
7.1 激發(fā)光波長改變的拉曼譜 277
7.1.1 拉曼散射強度的共振增強 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 入射激光強度改變的拉曼譜 295
7.3.1 激光強度和溫度 296
7.3.2 低強度（功率密度）激光輻照 297
7.3.3 離強度（功率密度）激光輻照 304
參考文獻 308
第8章 樣品尺寸、形狀、成分和結構與低維納米半導體拉曼光譜 311
8.1 樣品尺寸對低維拉曼光譜的影響 311
8.1.1 尺寸對光譜頻率的影響 311
8.1.2 尺寸對偏振選擇定則的影響 323
8.2 樣品形狀對低維拉曼光譜的影響 327
8.2.1 對超品格縱折疊聲學(I A)聲子的影響 328
8.2.2 對超品格限制光學聲子的影響 328
8.3 樣品成分和結構對低維拉曼光譜的影響 329
8.3.1 組分的影響 329
8.3.2 雜質的影響 330
8.3.3 結構和缺陷的影響 332
參考文獻 335
附錄
附錄I 激光器和激光線 339
附錄Ⅱ 標準譜線 349
附錄Ⅲ 晶體的結合及其極性和對稱性結構 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 波動方程的求解 370
附錄Ⅶ 關聯(lián)和關聯(lián)函數 372
附錄Ⅷ 第一性原理計算方法 382
附錄Ⅸ 普通晶體和典型半導體的布里淵區(qū)、振動模及其拉曼光譜 385
附錄X 常用物理參數、常數和單位 392
索引 400
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