晶體中的缺陷結(jié)構(gòu)將通過影響散射的聲子來影響聲子光譜，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)確地表征缺陷對固體中導(dǎo)熱和熱擴散的影響，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，但是實驗研究卻相對缺乏。

這是因為當(dāng)前大多數(shù)聲子檢測實驗技術(shù)的分辨率難以滿足要求，并且難以為單個缺陷部位附近的局部振動獲得足夠的分辨率。

有鑒于此，加利福尼亞大學(xué)歐文分校，潘曉慶，吳如謙等人報道了單缺陷聲子的實驗觀察結(jié)果，這些聲子是通過空間分辨和角度分辨振動光譜表征單個缺陷聲場附近而獲得的。

透射電子顯微鏡（TEM）。

單個缺陷部位附近的聲子振動譜。

在立方SiC晶體的缺陷部位觀察到在聲振動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TEM技術(shù)打開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驗系統(tǒng)。

最近開發(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驗光譜表征提供了技術(shù)支持。

因此，作者獲得了足夠高的動量分辨率和空間分辨率，同時消除了極化子的信號。

在實驗中觀察到由于缺乏對稱性，SiC缺陷位置處的局部聲子共振。

實驗設(shè)計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，會嚴(yán)重影響導(dǎo)熱性。

同時，通過在Si襯底上支撐3C-SiC，通過SiC和Si之間較高的晶格失配（24.5％），可以輕松地在SiC中構(gòu)造單個缺陷。

圖2.高分辨率聲子（30?50meV）頻譜共振增強效應(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)的空間分布在實驗中，聲音在納米間隔附近觀察到缺陷位點的次共振現(xiàn)象，缺陷位點影響附近的-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期致力于原子級精細(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。

他的團隊成功開發(fā)了4DSTEM技術(shù)，可繪制亞電場（?）空間分辨率的局部電場和電荷密度，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)移氧化物界面的過程。

分辨率提高到小于0.5埃，實現(xiàn)了毫秒級亞埃級的實時材料結(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的作用下直接觀察原子動力學(xué)的動態(tài)過程。

吳汝謙教授開發(fā)并開發(fā)了能帶方法和計算程序，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)和晶界對材料力學(xué)性能的影響。

他的研究主要集中在密度泛函上。