二維材料及其異質(zhì)結(jié)的聲子物理研究
摘要:聲子是固體最重要的元激發(fā)之一,是理解材料摩爾熱容、德拜溫度以及熱膨脹系數(shù)等熱力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ),同時(shí)電聲子相互作用也決定了固體的電導(dǎo)和超導(dǎo)等特性。拉曼光譜是表征固體聲子物理的重要實(shí)驗(yàn)手段,不僅能表征材料的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量,還能提供材料聲子性質(zhì)、電子能帶結(jié)構(gòu)、電聲耦合等信息。文章將拉曼光譜應(yīng)用于二維材料及其范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的聲子物理研究。先簡單介紹二維材料的層間振動(dòng)聲子模式和層內(nèi)振動(dòng)聲子模式,其中層間振動(dòng)聲子模式的頻率可用線性鏈模型來計(jì)算,而強(qiáng)度則可用層間鍵極化率模型來解釋;同類層內(nèi)振動(dòng)聲子模式的Davydov劈裂峰之間的頻率差異可用范德瓦爾斯模型擬合。隨后,將這些模型推廣到二維范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)中,以轉(zhuǎn)角多層石墨烯、MoS2/石墨烯和hBN/WS2為例介紹了范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的聲子譜,闡述如何應(yīng)用線性鏈模型和經(jīng)典鍵極化率模型計(jì)算層間振動(dòng)模的頻率和強(qiáng)度,并由此給出二維范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的界面耦合強(qiáng)度和各層間呼吸模的電聲耦合強(qiáng)度等重要參數(shù)。
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