1 四川师范大学 物理与电子工程学院，四川 成都 610066
2 四川大学 物理学院，四川 成都 610065
3 复旦大学 应用表面物理国家重点实验室，上海 200438
4 复旦大学 物理学系，上海 200438
研究了过渡金属硫族化合物碲化钨的近场光学响应，通过Drude-Lorentz模型拟合得到其块材在室温下的介电常数，并利用有限偶极模型计算出碲化钨样品与金刚石基底的近场散射信号比。当样品边缘未出现散射信号增强时，实验结果与理论模型符合较好；当样品边缘出现信号增强现象时，理论模型与实验观测结果不符，说明这部分样品的光学性质并不能完全由块材所描述，从而推测样品表面具有与块材无耦合作用的碲化钨纳米薄层，同时对在样品边缘很强的近场散射信号给出了可能的解释。这个工作为今后对拓扑材料的光学研究提供了参考。
碲化钨薄膜 近场光学成像 介电常数 拓扑 thin film of WTe2 near-field optical microscopy dielectric function topology
1 新疆师范大学物理与电子工程学院，新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆矿物发光材料及其微结构重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830054
为了寻找单个Au纳米球壳在连续激光激发下的最大表面温度变化及对应的颗粒最优尺寸，利用Mie理论、介电函数尺寸修正模型和热方程定量研究了波长、内核半径和外壳厚度对单个Au纳米球壳光热特性的影响。首先，通过改变Au纳米球壳的内核半径及外壳厚度调节共振峰的大小和位置，并得到所需的颗粒表面温度变化情况。然后，针对颗粒光热特性的应用，给出近红外波段内四个典型波长（800，808，820，1064 nm）下单位入射光强度的最大颗粒表面温度变化量γmax及对应的颗粒最优尺寸。最后，给出了上述波长下单位入射光强度的颗粒表面温度变化量大于0.9γmax的颗粒尺寸分布。该研究对光热治疗、等离子体辅助光催化以及颗粒制备等方面的研究具有重要意义。
散射 Mie理论 Au纳米球壳 介电函数 光热特性 优化 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0725001
贵州大学大数据与信息工程学院,新型光电子材料与技术研究所，贵阳 550025
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波法，计算未掺杂与P替换Si、C以及P间隙掺杂6H-SiC的电子结构与光学性质。结果显示未掺杂的6H-SiC是带隙为2.052 eV的间接带隙半导体，P替换Si、C掺杂以及P间隙掺杂6H-SiC带隙均减小，分别为1.787 eV、1.446 eV和0.075 eV，其中P间隙掺杂带隙减小幅度最大。P替换掺杂6H-SiC使得费米能级向导带移动并插入导带中，呈n型半导体。P间隙掺杂价带中的一条能级跨入费米能级，因此在禁带中出现一条P 3p杂质能级，P间隙掺杂6H-SiC转为p型半导体。替换与间隙掺杂使得6H-SiC的介电函数实部增大，介电函数虚部、吸收光谱、反射光谱与光电导率红移，其中P间隙掺杂效果最佳。通过P掺杂材料的电导率增强，对红外波段的利用率明显提高，为6H-SiC在红外光电性能方面的应用提供有效的理论依据。
间隙掺杂 带隙 介电函数 第一原理 电子结构 光学性质 gap doping 6H-SiC 6H-SiC band gap dielectric function first-principle electronic structure optical property
双钙钛矿氧化物Sr2MoBO6(B=Os、Re、W)已被预测为具有高磁转变温度的半金属材料。本论文对Sr2MoBO6的电子结构和光学性质进行了第一性原理计算, 并分析了二者之间的内在关系。从能带结构来看, Sr2MoOsO6和Sr2MoWO6为半金属, Sr2MoReO6为普通金属。B 5d与Mo 4d之间的跃迁过程使三种材料复介电函数的虚部ε2(ω)在可见光区域均有明显的介电峰, 进一步使它们都具有很宽的吸收光谱和很高的吸收系数。其中, Sr2MoReO6和Sr2MoWO6的吸收光谱横跨整个可见光区并延伸至红外波段。Sr2MoReO6在可见光波段的最高吸收系数为41.86×104 cm-1, 其中一个吸收峰位于886 nm处; Sr2MoWO6的吸收峰位于780 nm处, 峰值吸收系数高达41.62×104 cm-1。另外, Sr2MoBO6在整个可见光范围内都具有很高的反射率, Sr2MoWO6的反射率峰值可达到0.55。Sr2MoBO6对可见光的响应特性预示着其在光电子器件领域广泛的应用前景。
双钙钛矿 电子结构 光学性质 介电函数 吸收系数 第一性原理 double perovskite electronic structure optical property dielectric function absorption coefficient first-principle
透明导电氧化物薄膜在光伏器件、平面显示器件中有着广泛的应用, 其介电函数是薄膜材料器件化过程中不可忽略的基本物理参数。使用脉冲激光沉积技术, 在(LaAlO3)0.3(Sr2AlTaO6)0.35(LSAT)基底上成功制备了La2/3Sr1/3VO3(LSVO)薄膜, 并运用光谱椭偏仪测量了LSVO薄膜的椭偏光谱。先后用B样条模型和Lorentz+Tauc-Lorentz联合色散模型描述了材料的介电函数, 并首次具体给出了LSVO薄膜的介电函数。结果表明, LSVO薄膜在1.24~5.06 eV光谱范围内存在3.41 eV和4.11 eV两个明显的光学跃迁, 其中3.41 eV的跃迁峰为材料的光学带隙, 与未掺杂的LaVO3材料相比, 有着0.19 eV的红移; 高能区域的4.11 eV的跃迁峰则源自于O 2p轨道和空置的V 4s轨道之间的电荷转移态激发跃迁。
薄膜 透明导电氧化物 B样条 介电函数 thin films transparent conducting oxide B-spline dielectric function
1 首都师范大学 物理系, 北京 100048
2 首都师范大学 太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
3 首都师范大学 北京市太赫兹波谱与成像重点实验室, 北京 100048
4 北京中医药大学 东直门医院, 北京 100700
太赫兹电磁波谱与液体分子的转动和振动能量对应, 适合研究液体分子的动力学信息。水和氯化钠广泛存在于生物组织中, 也是生命的重要组成部分。太赫兹时域光谱技术被广泛应用于液体检测, 通过分析溶液中物质内部结构以及分子微观运动状态, 在0.2~1.5 THz频率下, 可以得到物质的吸收系数、折射率以及介电函数等。利用德拜模型模拟实验结果得到水溶液、氯化钠溶液的介电函数以及弛豫时间, 可得到水和氯化钠溶液分子快速移动的特征时间分别为9.6 ps和10.7 ps, 并获得了与分子结构相关的动力学信息。
太赫兹时域光谱 水 氯化钠溶液 介电函数 德拜模型 terahertz time-domain spectroscopy water NaCl solution dielectric function Debye model 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(4): 548
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室 太赫兹波研究中心, 天津 300072
2 中国科学院上海应用物理研究所, 上海201800
利用太赫兹时域光谱系统, 在0.5～9.5 THz范围内对氧化镁单晶基片的介电特性进行了研究, 并获得折射率、吸收系数以及复介电函数信息。实验数据表明, 在低频(< 2 THz)范围内, 氧化镁单晶透过性较好, 折射率在3.12～3.15之间。折射率和吸收系数均随频率增加而增大, 且在3.16 THz和8.11 THz两处存在明显的吸收峰。通过经典的赝简谐振动理论很好地拟合了实验结果, 分析了晶体中的横向光学声子振动模式, 为氧化镁单晶在宽带太赫兹波段的应用提供了有益参考。
氧化镁 太赫兹 复介电函数 光学声子振动 MgO terahertz complex dielectric function optical phonon resonance 红外与激光工程
2017, 46(8): 0825001
中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
液氘在高压下有丰富的电学光学性质。利用反射率和相对介电函数关系并从广义极化角度出发初步建立了计算低Z材料电导率的简易模型; 在神光-Ⅱ装置上利用第九路激光冲击加载液氘材料并测量了其在强激光冲击下的高压状态参数和反射率。结合上述理论模型和实验, 研究了高压下液氘的电离度和电导率。结果表明, 液氘在约70 GPa时的电导率约为2.87×105 (Ω·m)-1, 已呈现出较为明显的金属电导特性。显然, 冲击加载下液氘从绝缘分子态开始电离并向金属氘转变发生在更低的压强。
电导率 高压 相对介电函数 反射率 强激光加载 conductivity high pressure relative dielectric function reflectivity high power laser-driven shock loading 强激光与粒子束
2017, 29(8): 082002
西安电子科技大学 物理与光电工程学院， 西安 710071
理论分析了贵金属纳米颗粒介电函数的尺寸及温度修正，考虑环境介质折射率的色散及随温度变化关系，计算了温度变化环境中Au纳米球的光学性质.结果表明，体相和纳米Au金属介电函数实部均随着温度升高而增大，而体相材料和纳米Au介电函数虚部表现出不同的温度特性; 对于纳米球的光吸收效率，温度升高，纳米球的吸收峰峰值增大; 对10~100 nm的Au纳米球吸收效率的温度灵敏度分析表明，Au纳米球的光吸收效率温度灵敏度随粒径增大而减小.
光散射 吸收效率 介电函数 Mie理论 金属纳米颗粒 Light scattering Absorption efficiency Dielectric function Mie theory Metal nanoparticle
1 新能源技术中心，中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
2 光伏科学与技术国家重点实验室，常州天合光能有限公司, 江苏 常州 213031
3 中国科学院大学, 北京 100049
采用分光椭偏（SE）测试技术研究晶体硅（c-Si）异质结太阳电池用氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜钝化层的性能。采用有效媒介理论为基础进行分层多相拟合，研究了a-Si:H/c-Si界面层内部的缺陷散射周期（St）、a-Si:H 体内孔隙率以及薄膜介电函数峰值随基底温度的变化规律。通过与傅里叶红外转换光谱计算得到的微结构数据对比，发现界面层的St与薄膜内部SiH 和SiH2含量相关。依据高分辨率透射电镜(TEM)下呈现的形貌特征、有效少子寿命和异质结的implied 开路电压等参数的辅助证明，确定SE 技术作为一种有效的光学表征手段，能准确快速地判断a-Si:H对c-Si表面的钝化性能，继而定量给出适合晶体硅异质结太阳电池高质量a-Si:H 钝化层生长的最优参数。
薄膜 氢化非晶硅薄膜 分光椭偏测量 介电函数 光电特性 异质结太阳电池
