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本论文对磷酸二氢钾KH2PO4晶体的太赫兹(THz),红外-可见光-紫外光谱和低频的介电函数谱进行了实验测量,并对实验光谱进行了分析研究。特别是参照低频的介电函数谱,结合晶格振动对太赫兹光谱进行了深入分析。太赫兹是1012赫兹,太赫兹波又叫T射线,通常定义为频率从0.1-10THz范围内的电磁波,介于远红外和微波之间,现在研究较多的是中心区在0.3-3.0THz范围内。太赫兹光谱技术作为一种研究晶体性质的新型手段正在逐渐被广泛使用。
采用透射型THz时域光谱装置,测量KH2PO4晶体的时域脉冲信号,经过快速傅里叶变换后得到它的电场部分的振幅和相位信息,然后利用光学函数之间的普适关系,计算得到样品在THz波段范围内的折射率和吸收系数。从折射率和吸收系数两个基本光学常数出发,进一步得出材料的其他光学和电学函数。通过编程计算得到了晶体在0.3-1.6THz频率范围的消光系数、折射率、吸收系数、透射率和介电函数。
为了较全面地了解晶体的物理性质和能带结构,还进行了三方面的实验测量和研究:(1)测量了KDP在红外-可见-紫外波段(波长200-2000nm)透射谱和反射谱,得出KDP的禁带宽度为5.9eV。根据透射谱和反射谱算出吸收系数等光学函数。只要知道反射光谱,根据Kramers- Kronig关系。就可计算出其他光学函数:折射率,介电函数和电导率。(2)在室温下分两次测得波数在65-700cm-1和700-4000cm-1范围内的红外光谱,得出KDP的声子吸收带从THz波到1.19892×l014Hz。(3)测量了KDP晶体在低频下(20Hz-1MHz)的电容,并计算了该晶体的介电函数。
通过这些实验综合分析了KDP晶体的物理性质和能带结构,特别是光学性质。