显微拉曼光谱学  051M5071H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:谭平恒,张俊
授课时间: 星期二, 第9、10、11节
授课地点: 教1-413
授课周次: 7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
授课时间: 星期四, 第9、10、11节
授课地点: 教1-413
授课周次: 7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 051M5071H 课时: 40 学分: 2.0
课程属性: 专业普及课 主讲教师:谭平恒,张俊
英文名称: Micro-Raman spectroscopy

教学目的、要求

本课程为材料和物理学科各专业硕士生和博士生的学科基础课,是研究材料物理和光学性质等基础课程,主要授课对象是材料、物理和光电研究方向各专业的学生,通过此课程可获得光学实验技术和材料光学性质分析的基本训练、常识或修养。内容包括晶格结构,群论,光学元件性能,仪器设备构造,拉曼光谱原理,晶格振动性质,共振拉曼光谱和材料电子能带结构分析,半导体材料物性分析,纳米材料结构和物性分析等。

预修课程

普通物理光学、固体物理或半导体物理

教 材

主要内容

第一章 拉曼光谱学介绍 光散射概念和分类;弹性散射与非弹性散射;光谱、散射光谱与拉曼光谱;晶体结构和对称性;晶格动力学基础;声子谱和色散曲线;声学声第一章  拉曼光谱学介绍 光散射概念和分类;弹性散射与非弹性散射;光谱、散射光谱与拉曼光谱;晶体结构和对称性;晶格动力学基础;声子谱和色散曲线;声学声子和光学声子;晶格振动的对称性;(教学重点与难点)声子谱的实验探测方法;布里渊、拉曼和中子散射;能量单位的转换;红外吸收和拉曼散射; 拉曼光谱应用概述  第二章  拉曼散射理论基础 拉曼散射的宏观理论;极化的概念;散射截面和散射矩阵;拉曼张量;拉曼散射的量子理论;辐射跃迁理论;辐射场与原子相互作用;拉曼散射的选择定则;拉曼散射的物理量;一级拉曼散射的温度效应;(教学重点与难点)多声子拉曼散射;多声子拉曼散射的选择定则;二级和高阶拉曼散射;共振拉曼散射; 表面增强拉曼散射;自发拉曼散射和受激拉曼散射;超拉曼散射;相干反斯托克斯拉曼散射;超快过程和非线性拉曼散射 第三章  拉曼散射的仪器与技术(教学重点与难点)拉曼光谱实验的基础知识;实验内容和拉曼光谱分类;拉曼光谱图的标示和物理意义;拉曼光谱的实验配置和偏振特性;宏观光路和显微光路;拉曼光谱实验的技术关键; 光栅色散型拉曼谱仪的基本结构;激发光源的要求和杂线滤除;激发光的滤除和低波数测量技术;干涉型光谱仪;傅里叶变换光谱仪;光谱仪与傅里叶变换光学;光路、单色仪和探测器; 共焦拉曼光谱仪;近场拉曼光谱仪;显微共焦光路调整;光谱仪的性能和参数;光谱仪器的校正和维护;拉曼光谱的数据处理; 第四章  拉曼光谱的应用 拉曼光谱在化学中的应用;分子转、振动拉曼散射谱;拉曼光谱在物理中的应用;声学声子、光学声子的拉曼特征;低维纳米体系与量子限制效应;晶体质量和缺陷对拉曼光谱的影响;低维结构应力与组分的测量;半导体超晶格与折叠声子谱;表面模和界面模;相变和压力谱; (教学重点与难点)非极性晶格振动模的拉曼散射;实例和散射强度的偏振特性;极性晶格振动模的拉曼散射;实例; 其他准粒子的拉曼散射;电磁偶子;电子拉曼散射;自旋翻转拉曼散射;磁激发诱导的拉曼散射;电荷密度波;超导体中拉曼散射;聚合物和液晶的拉曼散射; 第五章 非石墨烯二维层状材料拉曼光谱前沿和进展  非石墨烯二维层状晶体介绍;不同层数TMDs的典型声子谱;不同层数TMDs的拉曼散射和选择定则;非共振拉曼光谱;共振拉曼光谱;外部微扰对二维TMDs拉曼谱的影响;应力效应;温度效应;电场效应;衬底效应;压力诱导的相变; 二维TMDs及范德瓦尔斯异质结的超低频拉曼谱;折叠效应;范德瓦尔斯异质结;其他二维层状材料;展望;第六章 石墨烯材料拉曼光谱前沿和进展  碳材料的拉曼散射介绍;石墨烯声子谱和层数依赖;电子能级对石墨烯拉曼光谱的影响;边界、缺陷和无序度相关的拉曼谱;堆叠方式依赖的拉曼光谱;层数和层间相对取向效应;石墨烯的磁光拉曼谱;

参考文献