室温下金属中电子格林艾森常数的测量

张忠超; 朱鹏飞; 李润泽; 陈龙; 盛政明; 张杰

doi:10.7498/aps.59.6412

摘要

在室温条件下用自己研制的超快电子衍射实验设备精确测量了金属铝的电子格林艾森常数(γe).当飞秒脉冲激光瞬间加热铝膜时,电子和晶格对固体热膨胀的作用在时间域上是不同步的,借助于超快电子衍射实验设备的高时间分辨能力,可以摆脱以往测量非磁性金属材料时低温的限制,在室温条件下,实验通过直接观测瞬间加热的铝膜中电子和晶格对热膨胀的不同贡献得到电子的格林艾森常数.

关键词:

The electronic Grüneisen constant γe of Al is measured at room temperature using our homemade ultrafast electron diffraction (UED) equipment. The electronic contribution to the thermal expansion of solid is differentiated from the lattice contribution in the time domain when an Al film is heated rapidly by ultrashort laser pulse. By directly probing the associated thermal expansion in real time at room temperature, we differentiate the two in the time domain, and finally obtain the electronic Grüneisen constant γe. With this new method we overcome the restriction of the traditional low temperature methods in measuring the electronic Grüneisen constant γe of nonmagnetic metals.

Keywords:

作者及机构信息

(1)北京凝聚态物理国家实验室,中国科学院物理研究所,北京 100190; (2)上海交通大学物理系,上海 200240; (3)上海交通大学物理系,上海 200240;北京凝聚态物理国家实验室,中国科学院物理研究所,北京 100190

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10728409,10734130,10735050和60621063)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2007CB815102)资助的课题.

Authors and contacts

(1)Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; (2)Department of Physics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China; (3)Department of Physics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

参考文献

[1]	Huang K, Han R Q 1988 Solid State Physics (BeiJing: Higher Education Press) P140 (in Chinese) [黄昆原著, 韩汝琦改编 1988 固体物理学 (北京: 高等教育出版社) 第140页]
[2]	Barron T H K, Collins J G, White G K 1980 Adv. Phys. 29 609
[3]	Nie S H, Wang X, Park H, Clinite R, Cao J M 2006 Phys. Rev. Lett. 96 025901
[4]	Liang W X, Zhu P F, Wang X, Nie S H, Zhang Z C, Cao J M, Sheng Z M, Zhang J 2009 Acta Phys. Sin. 58 5546 (in Chinese)[梁文锡、朱鹏飞、王瑄、聂首华、张忠超、曹建明、盛政明、张杰 2009 物理学报 58 5546 ]
[5]	Cao J M, Hao Z, Park H, Tao C, Kau D, Blaszczyk L 2003 Appl. Phys. Lett. 83 1044
[6]	Park H, Nie S H, Wang X, Clinite R, Cao J M 2005 Phys. Chem. B 109 13854
[7]	Park H, Wang X, Nie S H, Clinite R, Cao J M 2005 Solid State Commun. 136 559
[8]	Liang W X, Zhu P F, Wang X, Nie S H, Zhang Z C, Cao J M, Sheng Z M, Zhang J 2009 Acta Phys. Sin. 58 5539 (in Chinese) [梁文锡、朱鹏飞、王瑄、聂首华、张忠超、曹建〖9] Kuznetsov A V, Stanton C J 1994 Phys. Rev. Lett. 73 3243
[9]	Wright O B 1994 Phys. Rev. B 49 9985
[10]	Tas G, Maris H J 1994 Phys. Rev. B 49 15046
[11]	Lindenberg A M, Kang I, Johnson S L, Missalla T, Heimann PA, Chang Z, Larsson J Bucksbaum P H, Kapteyn H C, Padmore H A, Lee R W, Wark J S, Falcone R W 2000 Phys. Rev. Lett. 84 111
[12]	Thomsen C, Strait J, Vardeny Z, Maris H J, Tauc J 1984 Phys. Rev. Lett. 53 989
[13]	Charles K 1996 Introduction to Solid State Physics (7th Ed)(New York: Wiley)
[14]	Park H, Nie S H, Wang X, Clinite R, Cao J M 2005 Chem. Phys. B 109 13854
[15]	Park H, Wang X, Nie S H, Clinite R, Cao J M 2005 Phys. Rev. B 72 100301
[16]	Thomsen C, Strait J, Vardeny Z, Maris H J, Tauc J 1984 Phys. Rev. Lett. 53 989
[17]	Lide D R 2002 CRC Handbook of Chemistry and Physics (Roca Raton: Chemical Rubber Company)
[18]	Collins J G, White G K, Swenson C A 1973 J. Low Temp. Phys. 10 69

施引文献

[1]	Huang K, Han R Q 1988 Solid State Physics (BeiJing: Higher Education Press) P140 (in Chinese) [黄昆原著, 韩汝琦改编 1988 固体物理学 (北京: 高等教育出版社) 第140页]
[2]	Barron T H K, Collins J G, White G K 1980 Adv. Phys. 29 609
[3]	Nie S H, Wang X, Park H, Clinite R, Cao J M 2006 Phys. Rev. Lett. 96 025901
[4]	Liang W X, Zhu P F, Wang X, Nie S H, Zhang Z C, Cao J M, Sheng Z M, Zhang J 2009 Acta Phys. Sin. 58 5546 (in Chinese)[梁文锡、朱鹏飞、王瑄、聂首华、张忠超、曹建明、盛政明、张杰 2009 物理学报 58 5546 ]
[5]	Cao J M, Hao Z, Park H, Tao C, Kau D, Blaszczyk L 2003 Appl. Phys. Lett. 83 1044
[6]	Park H, Nie S H, Wang X, Clinite R, Cao J M 2005 Phys. Chem. B 109 13854
[7]	Park H, Wang X, Nie S H, Clinite R, Cao J M 2005 Solid State Commun. 136 559
[8]	Liang W X, Zhu P F, Wang X, Nie S H, Zhang Z C, Cao J M, Sheng Z M, Zhang J 2009 Acta Phys. Sin. 58 5539 (in Chinese) [梁文锡、朱鹏飞、王瑄、聂首华、张忠超、曹建〖9] Kuznetsov A V, Stanton C J 1994 Phys. Rev. Lett. 73 3243
[9]	Wright O B 1994 Phys. Rev. B 49 9985
[10]	Tas G, Maris H J 1994 Phys. Rev. B 49 15046
[11]	Lindenberg A M, Kang I, Johnson S L, Missalla T, Heimann PA, Chang Z, Larsson J Bucksbaum P H, Kapteyn H C, Padmore H A, Lee R W, Wark J S, Falcone R W 2000 Phys. Rev. Lett. 84 111
[12]	Thomsen C, Strait J, Vardeny Z, Maris H J, Tauc J 1984 Phys. Rev. Lett. 53 989
[13]	Charles K 1996 Introduction to Solid State Physics (7th Ed)(New York: Wiley)
[14]	Park H, Nie S H, Wang X, Clinite R, Cao J M 2005 Chem. Phys. B 109 13854
[15]	Park H, Wang X, Nie S H, Clinite R, Cao J M 2005 Phys. Rev. B 72 100301
[16]	Thomsen C, Strait J, Vardeny Z, Maris H J, Tauc J 1984 Phys. Rev. Lett. 53 989
[17]	Lide D R 2002 CRC Handbook of Chemistry and Physics (Roca Raton: Chemical Rubber Company)
[18]	Collins J G, White G K, Swenson C A 1973 J. Low Temp. Phys. 10 69

[1]	罗端, 惠丹丹, 温文龙, 李立立, 辛丽伟, 钟梓源, 吉超, 陈萍, 何凯, 王兴, 田进寿. 超紧凑型飞秒电子衍射仪的设计. 物理学报, 2020, 69(5): 052901. doi: 10.7498/aps.69.20191157
[2]	裴敏洁, 齐大龙, 齐迎朋, 贾天卿, 张诗按, 孙真荣. 超快电子衍射技术及其应用. 物理学报, 2015, 64(3): 034101. doi: 10.7498/aps.64.034101
[3]	梁文锡, 朱鹏飞, 王瑄, 聂守华, 张忠超, 曹建明, 盛政明, 张杰. 超快电子衍射系统的时间空间分辨能力研究及其优化. 物理学报, 2009, 58(8): 5539-5545. doi: 10.7498/aps.58.5539
[4]	梁文锡, 朱鹏飞, 王瑄, 聂守华, 张忠超, 曹建明, 盛政明, 张杰. 用超快电子衍射技术研究Al薄膜的超快动力学行为. 物理学报, 2009, 58(8): 5546-5551. doi: 10.7498/aps.58.5546
[5]	刘运全, 梁文锡, 张杰, 吴建军, 田进寿, 王俊峰, 赵宝升. 飞秒电子衍射系统的静态特性研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6500-6505. doi: 10.7498/aps.55.6500
[6]	徐彭寿, 邓锐, 潘海斌, 徐法强, 谢长坤, 李拥华, 刘凤琴, 易布拉欣·奎热西. GaN表面极性的光电子衍射研究. 物理学报, 2004, 53(4): 1171-1176. doi: 10.7498/aps.53.1171
[7]	李治宽. 自由电子激光器中的电子阻尼运动. 物理学报, 2000, 49(5): 893-897. doi: 10.7498/aps.49.893
[8]	田强, 马本堃. 用非线性薛定谔方程讨论超晶格中畴的运动. 物理学报, 1999, 48(11): 2125-2130. doi: 10.7498/aps.48.2125
[9]	贾金峰, 赵汝光, 杨威生. 一种改进的运动学低能电子衍射和数据平均方法在Si(111)31/2×31/2-Al表面上的应用. 物理学报, 1992, 41(5): 827-832. doi: 10.7498/aps.41.827
[10]	贾金峰, 李燕芳, 赵汝光, 杨威生. 一种改进的运动学低能电子衍射和数据平均方法及其在Cu(001)1×1表面上的应用. 物理学报, 1992, 41(5): 819-826. doi: 10.7498/aps.41.819
[11]	冯国光. 位错的会聚束电子衍射研究. 物理学报, 1986, 35(2): 279-282. doi: 10.7498/aps.35.279
[12]	冯国光. 层状晶体层错的会聚束电子衍射研究. 物理学报, 1986, 35(2): 274-278. doi: 10.7498/aps.35.274
[13]	冯国光. 大角度会聚束电子衍射的新方法. 物理学报, 1984, 33(9): 1287-1290. doi: 10.7498/aps.33.1287
[14]	杨奇斌, 张修睦, 常昕. 倾转晶体电子衍射图的自动标定. 物理学报, 1982, 31(7): 977-980. doi: 10.7498/aps.31.977
[15]	李方华, 樊汉节. 氟碳铈钡矿的电子衍射和晶格象研究. 物理学报, 1982, 31(9): 1206-1214. doi: 10.7498/aps.31.1206
[16]	郭可信, 刘平. 电子衍射图自动标定中初基解的判据. 物理学报, 1980, 29(8): 1080-1083. doi: 10.7498/aps.29.1080
[17]	李方华, 王荫君, 高俊杰, 滕晨明, 常龙存. 钆钴非晶合金薄膜的电子衍射研究. 物理学报, 1980, 29(2): 199-204. doi: 10.7498/aps.29.199
[18]	郭可信. 约化胞与电子衍射谱的标定. 物理学报, 1978, 27(2): 160-168. doi: 10.7498/aps.27.160
[19]	郭可信. 电子衍射谱自动标定中的消光处理. 物理学报, 1978, 27(4): 473-475. doi: 10.7498/aps.27.473
[20]	刘盛纲. 静电系统中电子运动轨迹的理论. 物理学报, 1966, 22(2): 233-244. doi: 10.7498/aps.22.233

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