拉曼光谱
设散射物分子原来处于基电子态,振动能级如图所示。当受到入射光照射时,激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收,表述为电子跃迁到虚态(Virtual state),虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光,即为散射光。设仍回到初始的电子态,则有如图所示的三种情况。因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线,也有与入射光频率不同的谱线,前者称为瑞利线,后者称为拉曼线。在拉曼线中,又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线,而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。
拉曼光谱(Raman spectra),是一种散射光谱。光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射.弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分,非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分,统称为拉曼效应。拉曼效应是光子与光学支声子相互作用的结果。
拉曼光谱-原理 拉曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动,因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。用虚的上能级概念可以说明了拉曼效应:
c.一般情况下,斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布,处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。
.24H-SiC
图4为橙色区域(纵切片上边缘的三角形区域)SiC晶体的显微拉曼光谱图。分析得到各拉曼峰对应的声子模及其简约波矢、对称性分别为:205.8cm-1(FTA,x=0.5,E2),267.1cm-1(FTA,x=1,E1);612.0cm-1(FLA,x=1,A1);778.8cm-1(FTO,x=0.5,E2),796.3cm-1(FTO,x=0,E1);970.0cm-1(LOPC模)。4H-SiC的六方百分比为0.5。简约波矢x=0.5的FTA模(205.8cm-1)和FTO模(778.8cm-1)的强度分别大于其它简约波矢的FTA和FTO模的强度,且其它拉曼峰也与4H-SiC的文献报道值[5]相符,可以判断橙色区域为4H-SiC。值得注意的是,拉曼光谱中出现了187.5cm-1的拉曼峰,这是由于4H-SiC简约波矢x=0.5的FTA模峰形展宽造成的,说明4H-SiC的结晶质量一般[5]。实验测得橙色区域4H-SiC的导电类型也为n-型,说明载流子主要为自由电子。970.0cm-1的拉曼峰为4H-SiC的LOPC模,与本征4H-SiC的FLO模(964.0cm-1,x=0,A1)[Байду номын сангаас]相比较,其拉曼位移值仅仅增大了6.0cm-1;且LOPC模的强度仍可与778.8cm-1(FTO,x=0.5)的强度相比拟,这说明橙色区域4H-SiC晶体中的载流子(主要为自由电子)浓度不高[8]。这说明在掺氮6H-SiC单晶的生长条件下,4H-SiC与6H-SiC的掺氮效应存在明显差异。
拉曼散射光谱具有以下明显的特征
a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同,但对同一样品,同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关;
b.在以波数为变量的拉曼光谱图上,斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧,这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。