摘要: 近年来,关于固体中的高频声子(频率f>10¹¹Hz)的研究取得了较迅速的发展。其最重要的原因,是人们找到了几种有效的产生和检测高频声子的实验方法,即热脉冲方法,超导隧道结方法和光学方法。
1964年,Gutfeld和Nethercot第一次报道了他们在IBM实验室所做的热脉冲声子实验。他们用短的电脉冲加在康铜膜上,在传播介质中形成声子脉冲,在介质的另一表面上,用超导热辐射测量器来检测声子脉冲信号。稍后,西德的Rösch和Weis在理论上对热声子脉冲的发射谱和传播特性做了详尽的分析和计算,使热脉冲方法成为在低温下研究声子在固体中的行为的一种有力工具。在超导隧道结方法方面,1967年Eisenmenger和Dayem第一次把超导隧道结用于高频声子实验,他们用超导单电子隧道效应的弛豫过程和复合过程来产生和检测声子。在第一次实验中,他们用长度为1cm的蓝宝石作为传播介质,用Sn-SnO-Sn结作为产生器和检测器。以后,Kinder又用调制偏压的方法得到了准单色声子。1982年,Berberich等人用锡和铅的交流Josephson结产生了单色声子,其声子频率相应于Josephson频率。这种方法形成了一种新的高效率的、高频率分辨率的可调声子源。在光学方法方面,从1971年开始,Renk及其合作者在Regensburg大学开展了一系列的用光学方法产生和检测高频声子的工作,并用于声子的弛豫和自发衰变过程的研究。1975年,Weis和Grill第一次报道了他们用压电表面激励的方法,用远红外激光在压电晶体内激励高频相千声子的工作,引起了人们的广泛注意。之后,美国的Indiana大学的Bron,西德的Max-Planck固体所的Keilmann以及作者本人又相继开展了这一领域的工作。近十几年来,这样几种高频声子实验方法逐步完善,带来了这一领域的蓬勃兴旺。
在这篇文章里,将介绍近期、特别是近两、三年内,这一研究领域内进展情况的概观。这里着眼于某些高频声子的产生、传播和检测中的问题。对于在半导体、超导体、金属、多晶及非晶介质中的声子,以及它们与热声子、光子、电子、空穴、杂质和缺陷等微观结构的相互作用,则是一个更加广泛的课题,几乎涉及到凝聚态物理的每一个领域。这方面的工作,本文将不予讨论。可参看近年的几次国际声子物理会议的文集。