强等离子体耦合作用下的6H-SiC折叠声子模研究

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碳化硅具有优良的物化性质和高击穿场强等电学优点,因此是一种很有应用潜力的第三代半导体材料。碳化硅晶型众多,已经被识别的就超过250种,拉曼光谱作为一种无损的结构检测工具,可以辨别晶体材料细微的结构变化,已广泛用于研究晶型众多的碳化硅材料。除立方晶型碳化硅(3C-SiC或β-SiC)外,SiC会出现折叠声子模,这些折叠声子模一般属于弱振动模式,且有些模不具有拉曼活性,所以有的声子模式尚未被观测和理解。本论文通过对一种典型六方结构碳化硅(6H-SiC)微米颗粒,在用乙醇进行表面修饰后,制成不同厚度和不同尺寸的6H-SiC薄膜,并进行了详尽的拉曼检测。结果发现群论预言的8个折叠声子模都能被观测到。并且随着样品厚度增加,4个FTO模式会以相同程度朝低波数方向移动(红移),而4个FLO以逐渐减小的程度红移。对于相同厚度样品的情形,所有的折叠声子模都会随着样品平均粒径的减小而红移,这些折叠声子模和它们频率随颗粒尺寸和薄膜厚度的移动起源于6H-SiC经过表面修饰后,电子所处的杂化轨道发生了改变,在拉曼的激光激发下形成了等离子体,进而形成了等离子体-折叠声子耦合模,由于不同的厚度和粒径样品的等离子体强度不同,因此不同规格的样品和不同振动模式的等离子体-折叠声子耦合模表现出不同的行为。我们的理论计算表明在等离子体影响下折叠声子模会以不同的程度进行红移。这种通过表面修饰而观测到晶体的弱振动模与等离子体的耦合模式的方法为完全理解SiC晶体的声子结构提供了参考,也将作为一种新的研究思路,引起研究者的关注。
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