高压偏振拉曼光谱及其应用

近日，我室雷力研究员团队在高压偏振拉曼光谱研究方面取得新进展。相关成果以“高压偏振拉曼光谱及其应用”为题发表于《物理学报》，四川大学2024级硕士研究生王泽瑜与2022级博士研究生刘静仪为论文第一作者。

拉曼光谱是研究材料晶格振动、电子结构及对称性变化的重要手段，而在高压条件下引入偏振分辨能力，则有望进一步揭示材料在极端环境中的各向异性响应和电子结构演化机制。然而，受限于高压腔体空间狭小、光路调控复杂等因素，如何在 DAC 中实现稳定、连续且可定量分析的偏振拉曼测量，一直是该领域面临的关键问题。

针对这一问题，研究团队在背散射几何条件下引入半波片调控偏振方向，建立了适用于高压原位测量的偏振拉曼实验方案，并选取单晶 Si（100）和二维薄片 Te（110）作为代表体系展开研究。通过极坐标拟合实现了拉曼张量元的定量提取，为高压条件下材料的振动模式、对称性变化及极化选择定则的研究提供了新的实验手段。

研究结果表明，在低于 12 GPa 的压力范围内，单晶 Si（100）拉曼活性模的张量元随压力升高呈反比例函数式减小，反映出材料在未发生相变前提下的非线性压力响应；对于二维薄片 Te（110），其面内各向异性随压力升高而增强，部分振动模式逐渐偏离理想偏振形式：其中，A1 拉曼活性模的张量元比值在约 1.5 GPa 附近出现由降转升的拐点，这一特征与输运实验中报道的电子结构相变压力点接近，显示出高压偏振拉曼对电子相变具有良好的敏感性。

该工作表明，高压偏振拉曼光谱不仅能够表征材料在极端条件下的振动和对称性演化，还可作为探测压致电子结构转变、极化各向异性增强及电子—声子耦合变化的有效工具。所建立的方法具有较强的普适性，未来有望推广到更多低维材料、拓扑材料及强关联体系的高压原位研究中，为极端条件下新奇物性的发现和调控提供新的实验路径。