Optical Spectroscopy of Inorganic Solids pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Oxford University Press, USA

作者:B. Henderson

出品人:

页数:672

译者:

出版时间:2006-7-20

价格:USD 110.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780199298624

丛书系列:

图书标签:

光学光谱学
无机固体
光谱分析
材料科学
固体物理
光学性质
晶体结构
电子结构
能带理论
激发态光谱学

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具体描述

The beautiful colours of many inorganic compounds, including minerals and gemstones, as well as the mysterious cold light of luminescence emitted by these materials, have attracted the inquisitiveness of natural philosophers for centuries. The scientific study of such phenomena - the optical spectroscopy of solids - has paid rich dividends in technological advances such as lasers and other optronic devices. This is a book on the art of optical spectroscopy of solids, establishing a theoretical and experimental framework for the subject, which is well illustrated with relevant spectra and experimental data. Chapters 1 to 5 set down the quantum description of atoms, ions and defects in solids, and the interaction of such centres with electromagnetic radiation. Considerations of symmetry and the effects of lattice vibrations on the spectroscopic properties are treated in detail . The physical bases of prominent experimental techniques are presented in Chapter 6 and their application to colour centres, dopant rare-earth and transition-metal ions are described in Chapters 7 -9.The spectroscopic behaviours of magnetic ions at high concentration are detailed in Chapter 10, followed by a brief review of the operational features of solid state lasers that rely on the foregoing discussion of their optical characteristics. Finally, Chapter 12 describes the application of magneto-optical double resonance techniques to the elucidation of the optical properties of insulating and semi-conducting materials. The authors emphasize that their own interests have guided the selection of topics from the panoply of available choices. They have written the book with senior undergraduates and postgraduates in mind: it is expected also to be useful to seasoned investigators from solid state physics and engineering from inorganic chemistry, and from materials and geological sciences.

固体无机材料光谱学研究新进展本书概述本书聚焦于现代无机固体材料的拉曼散射光谱、红外吸收光谱以及荧光光谱等前沿研究技术及其在材料科学中的应用。本书并非专注于传统的光学性质描述，而是深入探讨了如何利用这些光谱技术作为强大的工具，揭示复杂无机晶体、纳米结构以及功能性薄膜的微观结构、电子态、声子行为以及激发态动力学。第一部分：基础理论与技术深度剖析本书的第一部分为读者奠定了坚实的理论基础，详细解析了驱动这些光谱现象的物理机制。第一章：拉曼散射理论与晶格动力学本章全面梳理了拉曼散射的量子力学起源，重点阐述了群论在确定晶体光学活性振动模式中的应用。详细分析了一阶、二阶及高阶拉曼散射的产生机理。特别关注了费米共振、非简谐效应对拉曼峰形和频率的显著影响。在技术层面，本章深入讨论了共聚焦拉曼显微技术、偏振拉曼测量在高空间分辨率形貌分析和应力/应变场映射中的应用。引入了表面增强拉曼散射（SERS）的理论模型，特别是对于低维无机材料表面的增强机理的讨论。第二章：红外吸收与分子振动本章聚焦于红外（IR）光谱，阐释了偶极矩变化与电磁波相互作用的基本原理。详细分类和讨论了晶格振动模式（如TO/LO声子分裂）在不同晶系中的特征表现。章节重点剖析了傅里叶变换红外光谱（FTIR）在定量分析和环境气氛控制下的样品制备要求。此外，深入探讨了虚态声子、缺陷诱导的吸收以及不同晶体取向对吸收谱的各向异性影响。对于多孔或高表面积的无机材料（如MOFs或沸石），本书详细讲解了吸附水分子或客体分子对骨架振动模式的耦合效应。第三章：固态发光与激发态弛豫本部分深入探讨了无机固体材料的发光特性，包括光致发光（PL）和电致发光的机理。重点分析了宽禁带半导体、稀土掺杂氧化物以及量子点的发光中心性质。详细区分了局域激子、自由激子与缺陷态激子的辐射复合途径。章节内容涵盖了激发态寿命测量技术，如时间分辨荧光（TRPL），用于解析载流子在晶格缺陷、界面或表面上的捕获和复合动力学。对斯托克斯位移、激发态能量转移（FRET/非辐射转移）在复杂多组分无机体系中的建模进行了详尽的讨论。第二部分：前沿材料体系的光谱学表征本书的后半部分将理论与实践紧密结合，通过一系列前沿的无机材料实例，展示先进光谱技术如何解决实际研究中的关键问题。第四章：二维材料与界面物理本章专门针对过渡金属硫化物（TMDs）和二维层状材料（如h-BN、石墨烯衍生物）的光谱响应进行了深入分析。讨论了层数依赖性对拉曼“倍频峰”和PL发射波长（量子限域效应）的精确影响。重点研究了机械应力、电场调控对这些材料光学特性的动态响应。特别关注了异质结界面处存在的电荷转移和应力梯度如何通过特定光谱峰的红移或蓝移被精确地捕获和量化。第五章：钙钛矿与氧化物薄膜的缺陷工程针对当前热门的无机-有机杂化钙钛矿和功能性氧化物薄膜（如铁电体、压电体），本章探讨了光谱技术在缺陷工程中的核心作用。详细解释了如何利用低频拉曼模式来判断薄膜的结晶度、相变温度和孪晶畴结构。对于氧化物半导体，分析了氧空位和金属间隙杂质如何通过可见光光致发光和红外吸收中的特定“尾”或“峰”被识别。本章提供了实例，展示了如何通过原位光谱监测，优化脉冲激光沉积（PLD）或原子层沉积（ALD）过程中薄膜生长的实时动力学。第六章：高压与极端条件下的固态光谱本章探讨了在极端物理条件下（高压、高温、强磁场）对无机晶体进行光谱探测的技术挑战与机遇。详细介绍了金刚石对顶砧（DAC）技术结合拉曼和荧光光谱的实验设置。重点分析了高压下晶体结构相变导致的光谱学特征变化，如对称性降低引起的拉曼峰分裂或红移，以及电子结构变化导致的荧光猝灭或带隙重构。这部分内容为理解物质在行星内部等极端环境下的行为提供了关键的光谱学证据。第七章：光谱数据的处理、建模与高级解析本书的终章侧重于从复杂光谱数据中提取物理信息的方法论。讨论了谱峰拟合（如Voigt、Lorentzian/Gaussian模型）的适用性与局限性。详细介绍了主成分分析（PCA）和非线性迭代最小二乘法在处理高维光谱数据（如光谱成像）中的应用。此外，本章还涵盖了如何利用密度泛函理论（DFT）计算预测和解释特定的拉曼活性模式或电子跃迁能量，从而建立从微观理论到宏观光谱的可靠桥梁。目标读者本书面向材料科学、凝聚态物理、化学物理以及固体电子学领域的研究生、博士后以及致力于利用先进光谱学工具解决复杂无机材料问题的科研人员。它要求读者具备基础的固体物理和量子力学知识，但内容组织详实，旨在成为一本从理论深度到应用广度兼备的参考手册。