研究目的
采用扩展的Drude-Lorentz模型对钯的介电函数进行参数化描述,并将优化后的参数与载流子输运和磁学性质相关联,与独立测量结果和理论公式进行对比。
研究成果
扩展的德鲁德-洛伦兹模型成功参数化了钯的介电函数,优化后的参数与载流子输运和磁学性质高度吻合。高频介电常数、霍尔系数、弛豫时间、静态电导率、热容因子及顺磁磁化率等参数均与文献报道良好一致。洛伦兹项的共振频率与能带结构计算得出的带间跃迁表现出良好相关性,从而将光学性质与量子力学背景联系起来。该方法无需先验分析即可分离德鲁德贡献与带间贡献,适用于具有强红外带间跃迁的过渡金属。
研究不足
该研究的局限性在于特定样品制备条件(如退火、晶粒尺寸)会影响参数值,且频率依赖的弛豫时间假设可能无法涵盖所有散射机制。与密度泛函理论(DFT)的对比因基于0K基态假设而复杂化,且该模型与量子跃迁的关联性尚未全面覆盖。若要扩大适用范围,需更系统地控制沉积温度和晶粒尺寸。
1:实验设计与方法选择:
采用扩展的德鲁德-洛伦兹模型描述钯的介电函数,包含电子和空穴的贡献。通过接受概率控制的模拟退火法(APCSA)优化参数,以实验与模型介电函数值差异最小化为目标函数。该模型包含电子和空穴的频率相关弛豫时间。
2:样品选择与数据来源:
分析了三种钯样品:Weaver提供的低温(4.2K)块体样品(WB样品)、Lafait等人提供的室温32纳米厚薄膜(L样品),以及作者制备的室温217纳米厚薄膜(B样品)。介电函数数据来自文献或反射率反演测量。
3:2K)块体样品(WB样品)、Lafait等人提供的室温32纳米厚薄膜(L样品),以及作者制备的室温217纳米厚薄膜(B样品)。介电函数数据来自文献或反射率反演测量。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括高真空沉积腔室、电子束蒸发系统、石英晶体微天平(Maxtek TM-400)、触针式轮廓仪(Bruker DektakXT)、Perkin Elmer Lambda 1050分光光度计(用于反射率测量)、原子力显微镜(AFM,用于表面形貌)及四探针电阻率测量仪。材料包括99.9%纯度钯靶材和熔融石英基底。
4:0)、触针式轮廓仪(Bruker DektakXT)、Perkin Elmer Lambda 1050分光光度计(用于反射率测量)、原子力显微镜(AFM,用于表面形貌)及四探针电阻率测量仪。材料包括9%纯度钯靶材和熔融石英基底。 实验流程与操作规范:
4. 实验流程与操作规范:通过电子束蒸发在指定速率和温度下沉积样品。正入射条件下测量反射光谱并通过反演获得介电函数。采用APCSA方法优化模型参数,多次运行以确保准确性。
5:数据分析方法:
数据分析包括光谱点三次样条插值、使用APCSA最小化目标函数,以及通过谱投影梯度法精修。从优化参数计算有效质量、费米能级等衍生量,并与文献值及Quantum Espresso密度泛函理论(DFT)计算结果对比。
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