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TU Berlin

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FP Versuch F12 Ramanstreuung

Standort:
IFKP (Arbeitsgruppe Prof. Thomsen)
Inhalt:
Ramanstreuung ist inelastische Streuung von Licht an elementaren Anregungen, meist Gitterschwingungen im Kristall. Hieraus gewonnene Spektren enthalten u.a. Informationen über Materialzusammensetzung, Qualität und Temperatur des Kristalls.
In den Kristall einfallendes Licht der Frequenz ωi wird hauptsächlich elastisch gestreut. Durch angeregte Quasiteilchen, z.B. optische Phononen erfahren die Kristallatome eine änderung ihrer Polarisierbarkeit mit !R. Im Spektrum existieren nun schwache Seitenbänder aus unelastischen Streuprozessen mit den Frequenzen ωAS = ωi + ωR und ωS = ωi − ωR. Der Raman Effekt beruht auf einer änderung der Polarisierbarkeit des Kristalls mit der Phononenfrequenz. Die Phononmoden selbst sind durch die atomare Geometrie der Probe vorgegeben. Dabei spielen vor allem die Massen der Atome, deren Bindungen sowie die Periodizität des Gitters eine entscheidende Rolle. Eine genauere Betrachtung der Eigenschaften von Phononen findet man im Ibach Lüth.
Mit Ramanspektroskopie lassen sich die Phononen eines Materials messen und damit indirekt auch die kristalline Qualität (Linienbreite der Moden), Komposition (Energie der Moden) aber auch unter Umständen Verunreinigungen (neue Moden die für neuauftauchende Bindungen) oder Dotierungen (Kopplung der Phononen mit freien Ladungsträgern). Für mehr Informationen dazu sei auf die Literatur verwiesen.
Lernziele bzw. Methoden:
• optische Spektroskopie
• Monochromatoren
• Phononen, Kristallstruktur
• inelastische Streuprozesse
Literatur:
H. Ibach and H. Lüth; Festkörperphysik - Eine Einführung in die Grundlagen, Springer Verlag (1981)
T. Ruf; Phonon Raman Scattering in Semiconductors, Quantum Wells and Superlattices, Basic Results and Applications, Springer
Script:
http://www.ifkp.tu-berlin.de/menue/arbeitsgruppen/ag_thomsen/lehre/fortgeschrittenen_praktikum/

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