极性模式总述

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@@ -87,54 +87,23 @@ Our results further confirmed the accuracy of both our experiments and calculati
#include "figure-nopo-diff.typ" #include "figure-nopo-diff.typ"
=== Strong-polar Phonons === Strong-polarity Phonons
沿着不同方向入射的话,强声子的模式是不同的。 The Strong-polarity phonon modes participated in Raman scattering
exhibited significant variations depending on the incidence configurations
// 在半导体的极性声子模式中,原子间存在长距离的库伦相互作用,导致散射谱在 Gamma 附近不再连续(引用),如图中的彩色线所示。 (see the intersection of colored solid lines and orange dashed lines in @figure-discont b and c).
// 这导致不同方向的入射/散射光的声子模式不同。 For incident light propagating along the z direction,
// 具体来说,当入射光/散射光沿着 z 方向时,起作用的是 A-Gamma 线上的声子模式(图中的左半边的橘线),它们适用于群 C6v。 the C#sub[6v] point group applied and two modes were present,
// 这时会有一个 E1 模式TO振动方向在面内和一个 A1 模式LO沿 z 振动)。 marked as normal-TO and normal-LO,
// 而当沿着 y 方向入射时,起作用的是 Gamma-K 线上的声子模式(图中的右半边的橘线),它们不再适用于群 C6v而只适用于群 C2v and they were corresponding to the E#sub[1] and A#sub[1] representations
// 它会分裂成沿x、y、z 方向的三个声子模式(图中的右半边的蓝线),它们分别对应于群 C2v 的 A1、B1 和 B2 表示 TODO: 确认这个几个表示的名字。 and vibrations along the basle plane and z direction, respectively.
// 若考虑到到入射光不是严格沿着 z 方向,而是有一个小的角度(例如 10 度),则此时有一个声子模式沿着 x 方向,另外两个声子模式则为 y-z 两个方向的混合。 The normal-LO would subsiquently couple with plasmons to form LOPC modes in n-type 4H-SiC.
// (没有在图上表示) For incident light propagating along other directions,
the C#sub[6v] group no longer held and three modes were present.
半导体中的强极性声子模式强烈地依赖于入射光的方向, Specifically, for incident light propagating along x direction, the C#sub[2v] group applied,
这是由于半导体中原子之间的长程库伦相互作用所致, and the three modes was named as edge-TO-z, edge-TO-y and edge-LO,
表现在散射光谱中Gamma点附近不连续@figure-discont)。 which were corresponding to A#sub[1], B#sub[2] and B#sub[1] representations
具体来说,当入射光沿着 z 方向时,起作用的是 A-Gamma 线上的声子模式(图中的上半部分的橘线),它们适用于群 C6v。 and vibrations along z, y and x directions, respectively.
这时会有一个 TO 模式C6v 中的 E1和一个 LO 模式C6v 中的 A1
而当沿着 y 方向入射时,起作用的是 Gamma-K 线上的声子模式(图中下半部分的橘线),它们不再适用于群 C6v而只适用于群 C2v
这时将会出现三个模式包括一个LO沿y方向振动对应C2v中的A1和两个TO模式根据振动方向命名为B2-x和B2-y对应C2v中的B1和B2
当入射光不是严格沿着坐标轴方向而是在xOy面内呈现一定的夹角时掠入射以及考虑了斜切的正入射则此时有一个声子模式沿着 x 方向,另外两个声子模式则为 y-z 两个方向的混合。
Strong-polarity phonon modes caused by different incident light directions are different,
due to long-range Coulomb interactions between atoms in semiconductors,
showing discontinuity in the scattering spectra near the #sym.Gamma point (see @figure-discont).
For incident light propagating along the z direction (phonon modes on the A-#sym.Gamma line),
symmetry of C#sub[6v] point group applies and leading to two modes (two peeks in Raman spectra),
including an E#sub[1] mode (pink line in @figure-discont, vibration in-plane)
and an A#sub[1] mode (green line in @figure-discont, vibration along z-direction).
When the light is incident along other directions, symmetry in plane was broken and C#sub[6v] symmetry no longer holds,
and there will be three phonon modes in theory.
For example, when the light is incident along the y direction (phonon modes on the #{sym.Gamma}-K line),
symmetry of C#sub[2v] applies and three modes exist in dispersion curves,
including an A#sub[1] mode (green line in @figure-discont, vibration along z direction),
a B#sub[2] mode (blue line in @figure-discont, vibration along x direction),
and a B#sub[1] mode (red line in @figure-discont, vibration in y direction).
When the light is incident along a direction between z and y,
three phonon modes will exist, but vibration in the mixed direction.
将理论/计算结果与实验对比。
我们将计算与实验结果进行了对比。衬底中的LO峰与plasmon耦合形成LOPC峰因此与计算结果大不相同。
对于TO峰在正入射中它与E2-3模式的距离为xxx在掠入射中它与E2-3模式的距离为xxx。
Many Raman experiments on 4H-SiC with incident light along the z direction have observed two peaks.
However, no experiments have reported three peaks with incident light along other directions.
In our experiment, we found the third, and it satisfied properties we expected.
In our experiments, we found that the third peak only appears when focusing inside the sample.
E1 的情况。 E1 的情况。
@@ -149,24 +118,3 @@ E1 的情况。
// 在 n 型半导体中LOPC 模式将代替 LO 模式;在 p 型半导体中LO 模式仍然单独存在,但它的半高宽会受到载流子浓度的影响。 // 在 n 型半导体中LOPC 模式将代替 LO 模式;在 p 型半导体中LO 模式仍然单独存在,但它的半高宽会受到载流子浓度的影响。
#include "table-pol.typ" #include "table-pol.typ"
在强极性声子中:
在每一个入射方向的拉曼实验中,参与散射的声子都包含三个强极性声子模式:
一个 LO它的振动方向roughly平行于入射光方向和两个 TO 模式它们的振动方向roughly垂直于入射光方向。
它们的性质振动pattern频率拉曼张量会dramatically改变accroding to 入射方向。
例如在正入射中LO 模式属于 C6v 群中的 A1 表示Named as n-LO两个 TO 模式简并为 C6v 群中的 E1 表示Named as n-TO
在沿x方向的侧入射中LO 模式属于 C2v 群中的 B1 表示Named as e-LO两个 TO 分别属于 C2v 群中的 B2 A1 表示Named as e-TO-x e-TO-y
其中,正入射的 LO 会与电子耦合形成 LOPC 模式,从而导致频率的显著变化;侧入射的 LO 则由于对称性的原因,无法观测到。
我们将它们的结果总结在表中。可以看到,我们的结果与实验和计算吻合较好。
我们将声子被分为两类讨论:
极性可以忽略的声子模式(即极性为零或非常弱的声子),在拉曼散射过程中它们的电极性造成的效应可以忽略;
强极性声子模式,在拉曼光谱中电极性效应是可观测的,不可以被忽略。
// #include "non-polar/default.typ"
// #include "polar/default.typ"