Phononenphysik : Akustik bei Terahertz-Frequenzen

Abstract

Mechanische oder akustische Schwingungen und Wellen in Flüssigkeiten und Festkörpern sind wie elektromagnetische Wellen quantisiert und man bezeichnet die entsprechenden Energiequanten als akustische Phononen. Für Existenz und Ausbreitung dieser mechanischen Wellen besteht wegen des atomaren Aufbaus der Materie eine obere Frequenzgrenze, die je nach Substanz im Bereich bis etwa 10 THz liegt. Die Akustik bei THz-Frequenzen ist daher eine Erweiterung des Ultraschallbereichs zu den höchstmöglichen Frequenzen und dient der Untersuchung von Wellenausbreitung, Absorption und Streuung im Volumen oder an Grenzflächen von Körpern. Streuung und Absorption werden u.a. durch Resonanzübergänge bei Fremdatomen oder Gitterdefekten, z.B. Versetzungen verursacht. Solche Untersuchungen gehören zur akustischen Absorptionsspektroskopie, wobei die Nachweisempfindlichkeit um einige Größenordnungen höher sein kann als die im vergleichbaren Frequenzbereich liegende Ferninfrarotspektroskopie.