晶體中的缺陷結(jié)構(gòu)將通過(guò)影響散射的聲子來(lái)影響聲子光譜，從而導(dǎo)致材料的熱力學(xué)和傳熱特性發(fā)生變化。
為了準(zhǔn)確地表征缺陷對(duì)固體中導(dǎo)熱和熱擴(kuò)散的影響，了解聲子與缺陷之間的相互作用該作用非常重要。
關(guān)于聲子-缺陷關(guān)系的理論研究是廣泛的，但是實(shí)驗(yàn)研究卻相對(duì)缺乏。
這是因?yàn)楫?dāng)前大多數(shù)聲子檢測(cè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的分辨率難以滿足要求，并且難以為單個(gè)缺陷部位附近的局部振動(dòng)獲得足夠的分辨率。
有鑒于此，加利福尼亞大學(xué)歐文分校，潘曉慶，吳如謙等人報(bào)道了單缺陷聲子的實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果，這些聲子是通過(guò)空間分辨和角度分辨振動(dòng)光譜表征單個(gè)缺陷聲場(chǎng)附近而獲得的。
透射電子顯微鏡（TEM）。
單個(gè)缺陷部位附近的聲子振動(dòng)譜。
在立方SiC晶體的缺陷部位觀察到在聲振動(dòng)模式下能量的毫伏能量紅移，并且缺陷部位處的能量變化被限制在納米范圍內(nèi)。
觀察到的結(jié)果通過(guò)TEM技術(shù)打開(kāi)了聲子在缺陷部位附近傳播的觀察，為材料的熱性能設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了有效的幫助。
圖1.表征SiC缺陷部位聲子光譜的高分辨率實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
最近開(kāi)發(fā)的高精度單色角分辨EELS（電子能量損失譜）和球差STEM（掃描透射電子顯微鏡）技術(shù)已達(dá)到<10meV。
光譜能量分辨率為高分辨率實(shí)驗(yàn)光譜表征提供了技術(shù)支持。
因此，作者獲得了足夠高的動(dòng)量分辨率和空間分辨率，同時(shí)消除了極化子的信號(hào)。
在實(shí)驗(yàn)中觀察到由于缺乏對(duì)稱性，SiC缺陷位置處的局部聲子共振。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)SiC廣泛用于電子設(shè)備，但是由于SiC晶體中的堆疊缺陷，SiC中存在許多缺陷，會(huì)嚴(yán)重影響導(dǎo)熱性。
同時(shí)，通過(guò)在Si襯底上支撐3C-SiC，通過(guò)SiC和Si之間較高的晶格失配（24.5％），可以輕松地在SiC中構(gòu)造單個(gè)缺陷。
圖2.高分辨率聲子（30?50meV）頻譜共振增強(qiáng)效應(yīng)高分辨率二維空間分布圖圖3.高分辨率聲子頻譜共振效應(yīng)的空間分布在實(shí)驗(yàn)中，聲音在納米間隔附近觀察到缺陷位點(diǎn)的次共振現(xiàn)象，缺陷位點(diǎn)影響附近的-3?3nm（±0.6nm）聲子（能量為30?50meV），得到二維聲子譜。
隨后，利用角度分辨EELS技術(shù)表征了單個(gè)聲子的空間分布，并觀察和研究了缺陷結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的聲子的紅移現(xiàn)象。
圖4.缺陷聲子譜的紅移的高分辨率角度分辨特征。
關(guān)于作者潘小慶教授長(zhǎng)期致力于原子級(jí)精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與物理性質(zhì)的關(guān)系的研究。
特別是在氧化物電子領(lǐng)域，他的研究小組是世界領(lǐng)先的研究小組之一。
他的團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)了4DSTEM技術(shù)，可繪制亞電場(chǎng)（?）空間分辨率的局部電場(chǎng)和電荷密度，直接成像界面電荷分布，并深入了解鐵電極化的起源和電荷轉(zhuǎn)移氧化物界面的過(guò)程。
分辨率提高到小于0.5埃，實(shí)現(xiàn)了毫秒級(jí)亞埃級(jí)的實(shí)時(shí)材料結(jié)構(gòu)分析。
結(jié)合掃描探針技術(shù)，這種分辨率的飛躍使得可以在外部場(chǎng)的作用下直接觀察原子動(dòng)力學(xué)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
吳汝謙教授開(kāi)發(fā)并開(kāi)發(fā)了能帶方法和計(jì)算程序，以研究復(fù)雜材料的物理和化學(xué)性質(zhì)。
引領(lǐng)世界磁性薄膜和納米磁性材料的研究；開(kāi)發(fā)了磁晶各向異性，磁光效應(yīng)，磁致伸縮和磁性X射線二色性的計(jì)算方法，并率先使用第一性原理方法定量研究了雜質(zhì)和晶界對(duì)材料力學(xué)性能的影響。
他的研究主要集中在密度泛函上。
