单层和双层硒化铟二维材料晶格振动及拉曼光谱的研究

摘要

拉曼光谱技术由于高灵敏性、快速性、信息丰富等优点，在研究晶格内部的结构时扮演着重要的角色。然而，作为一种间接性的检测技术，在相关实验研究中常会遇到光谱重叠、光谱非线性变化等问题。我们在理论上用第一性原理计算二维材料拉曼振动特性，为实验设计和相关研究提供理论依据。
　　本文对单层和双层InSe进行结构优化并计算声子色散谱，以此为基础得出其拉曼散射光谱图，研究晶格结构、晶格振动、以及空间对称性等特点。另外，还计算了单层InSe拉曼散射退偏比。最后研究了单层InSe拉曼散射强度随入射光角度的变化规律，分别讨论了入射光与散射光偏振平行/垂直，且在xy/xz平面的四种情况。
　　计算结果表明：单层InSe结构具有较好的稳定性。对单层InSe二维材料，拉曼光谱中出现四个峰，且对应模A'的峰较为明显。而双层的InSe材料，其拉曼光谱中出现多个峰，且A_1可激发较明显的拉曼散射现象；我们通过计算单层InSe退偏比得出，模A'激发的拉曼散射可完全退偏；对单层InSe，当入射光与散射光偏振平行，且在xy平面时，拉曼张量A'和E'产生的拉曼散射不会随入射光的角度发生变化。当入射光与散射光偏振垂直，且在xy平面时，张量A'不产生拉曼散射现象。这表明入射光和散射光的夹角也影响拉曼散射强度。当入射光与散射光偏振平行，且偏振在xz平面时，张量A'对应的散射强度除了与入射光角度θ有关以外，还与拉曼张量矩阵元素b和a的比值有关。在入射光与散射光偏振垂直，且偏振在xz平面时，拉曼张量矩阵元素b和a的比值有较小的值时，张量A'才可产生明显的拉曼散射现象。

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摘 要

ABSTRACT

第一章 绪 论

1.1 拉曼散射

1.1.1拉曼光谱学的发展

1.1.2拉曼散射原理

1.2 低维半导体材料拉曼散射研究现状

1.3 二维半导体材料硒化铟及其研究现状

1.4 论文结构

第二章 理论基础及计算方法

2.1密度泛函理论

2.1.1 Hohenberg-Kohn定理[37]

2.1.2 Kohn-Sham[38]方程

2.1.3 局域密度近似（LDA）[39]

2.1.4计算方法之模守恒赝势

2.2 一阶响应拉曼计算原理

2.3 拉曼散射退偏比

2.4 单层硒化铟拉曼散射偏振性的理论计算

2.5 计算软件及计算细节

第三章硒化铟半导体材料

3.1 二维材料硒化铟理论模型

3.2 计算硒化铟二维材料拉曼散射光谱

3.2.1单层硒化铟二维材料声子色散谱

3.2.2单层硒化铟二维材料拉曼散射

3.2.3双层硒化铟二维材料拉曼散射

3.3 单层硒化铟二维材料拉曼散射退偏比

3.4 单层硒化铟二维材料拉曼散射光的偏振性

3.4.1入射光与散射光的偏振平行，且在xy平面

3.4.2入射光与散射光的偏振垂直，且在xy平面

3.4.3入射光与散射光的偏振平行，且在xz平面

3.4.4入射光与散射光的偏振平行，且在xz平面

第四章总结与展望

本文根据第一性原理密度泛函理论，对单层和双层InSe模型进行结构优化，并计算其拉曼散射光谱。分析结果

展望：拉曼光谱一直以来是一种信息量丰富的材料检测手段。本文主要对单层硒化铟拉曼振动特性、退偏比及拉曼

参考文献

[45] D. A. Long. Intensities in Raman spectra I. A

攻读硕士期间的学术论文