KTiOPO4与RbTiOPO4太赫兹光学声子振荡特性对比研究

本文主要探讨了KTiOPO4 (KTP) 和 RbTiOPO4 (RTP) 两种同族晶体在太赫兹光学声子振荡特性方面的差异。使用超快速半导体光电导开关的宽带太赫兹时域频谱(TDS)系统，研究人员在0.5-2.0 THz波段对这两者进行了深入研究。尽管两者在晶格结构上存在相似性，但它们在THz频谱上的表现却有显著区别。 首先，研究发现RTP晶体对THz波的吸收远强于KTP晶体，这可能反映了RTP晶体内部晶格结构对于THz辐射的吸收效率更高。这种吸收增强可能是由于RTP晶体中Rb离子与PO4和TiO6八面体的相互作用更为复杂，导致其对电磁波的响应更敏感。 其次，当晶体的z轴与THz电场振动方向平行时，RTP晶体显示出更多的光学声子共振吸收峰，相较于KTP晶体。这表明RTP晶体中存在着更多种类的光学声子振动模式，这些模式主要由K+（或Rb+）离子相对于晶格中的PO4六面体和TiO6八面体的振动引起，属于晶体的光学外振动模。 为了理解这些现象，作者采用了多洛仑兹振子伪谐振介电模型来拟合两种晶体的复介电常数。通过这种方法，他们能够提取出每个光学声子的特征参数，如频率、质量等，进一步揭示了Rb离子对晶格振动模式多样性的贡献。 这项研究揭示了虽然KTiOPO4和RbTiOPO4在基本晶格结构上类似，但在太赫兹光谱响应上显示出明显的物理光学特性差异，这些差异主要源于元素性质（如原子量和键合效应）对晶体振动模式的影响。这对于深入理解晶态材料在太赫兹频段的行为以及优化设计新型太赫兹器件具有重要意义。