Advertisement

Il Nuovo Cimento B (1965-1970)

, Volume 65, Issue 2, pp 161–173 | Cite as

Optical constants of graphite

  • E. Tosatti
  • F. Bassani
Article

Summary

The high-frequency optical constants of graphite are computed from electron energy loss results by using a dispersion relation for anisotropic materials. The values of ɛ(ω) are in reasonable agreement with those obtained by Taft and Philipp from optical measurements. The values of ɛ(ω) connect with those previously obtained at lower frequency from reflectivity measurements, and show a structure with two absorption peaks at 11.2 eV and 16 eV and two plasmons at 14 eV and 19 eV. The results are explained in terms of interband transitions, using a two-dimensional band structure. The experimental peaks in the energy loss function are shown to be due both to plasmons and to a different kind of excitation. To understand the peak position in energy as a function of the direction of the momentum transfer, a noncrossing rule due to the interaction between these two excitations is required.

Keywords

Dispersion Relation Momentum Transfer Dielectric Function Optical Constant Interband Transition 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Оптические постоянные графита

Реэюме

Испольэуя дисперсионное соотнощение для аниэотропных материалов, вычисляются оптические постоянные графита при высоких частотах, исходя иэ реэультатов для знергетических потерь злектронов. Значенияɛt](ω) находятся в раэумном согласии с величинами, полученными Тафтом и Филиппом иэ оптических иэмерений. Значенияɛ(ω) свяэаны с величинами, предварительно полученными при ниэкой частоте иэ иэмерений отражения и обнаруживают структуру с двумя абсорбционными пиками при 11.2 зВ и 16 зВ и двумя плаэмонами при 14 зВ и 19 зВ. Реэультаты выражаются в терминах внутриэонных переходов, испольэуя двумерную эонную структуру. Покаэывается, что зкспериментальные пики в функции потерь знергии обусловлены и плаэмонами и продольными внутриэонными переходами. Для понимания положения пика по знергии, как функции направления передаваемого импульса, требуется неперекрестное правило, обусловленное вэаимодействием между зтими двумя воэбуждениями.

Riassunto

Le costanti ottiche della grafite ad alta frequenza sono state calcolate dai risultati di perdita di energia di elettroni, facendo uso di una relazione di dispersione appropriata a mezzi anisotropi. I valori di ɛ(ω) sono in ragionevole accordo con quelli ottenuti da Taft e Philipp con misure ottiche. I valori di ɛ(ω) si connettono con quelli precedentemente ottenuti a più basse frequenze con misure ottiche, e mostrano una struttura con due picchi di assorbimento a 11.2 eV e a 16 eV, e due plasmi a 14 eV e a 19 eV. Questi risultati vengono interpretati sulla base di transizioni elettroniche fra bande di energia, usando i risultati di un calcolo fondato su un modello bidimensionale della grafite. Si mostra che i picchi sperimentali nella perdita di energia sono dovuti sia a plasmi sia ad un diverso tipo di eccitazione. Per interpretare la posizione in energia di tali picchi in funzione della direzione del momento trasferito si deve invocare un’interazione fra queste due eccitazioni che rimuova eventuali degenerazioni accidentali.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    G. Harbeke:Phys. Status Solidi,27, 9 (1968).CrossRefGoogle Scholar
  2. (2).
    See for instance: On the series CrCl3 etc.:J. E. Dillon, H. Kamimura andJ. P. Remeika:Journ. Phys. Chem. Solids,27, 1531 (1966);I. Pollini andG. Spinolo: to be published. On the series PbI2, etc.:A. Dounois, J. Deiss, Y. Dalisi andS. Nikitine:Compt. Rend.,268, 930 (1969);G. Harbeke andC. Gahwiller:Phys. Rev., to be published. On the series GaSe, etc.:J. L. Brebner, J. Halpern andE. Mooser:Helv. Phys. Acta,40, 380, 385 (1967);F. Bassani, D. L. Greenaway andG. Fisher:Proceedings of International Conference on Physics of Semiconductors (Paris, 1964), p. 51. On the series MoS2, etc.:G. A. Cornell, T. Wieting, J. A. Wilson andA. D. Yoffe:Proceedings of International Conference on Physics of Semiconductors (Moscow, 1968), p. 414;W. Y. Liang andL. S. Cundy:Phyl. Mag.,19, 1031 (1969);J. A. Wilson andA. D. Yoffe:Adv. Phys.,18, 193 (1969).ADSCrossRefGoogle Scholar
  3. (3).
    E. A. Taft andH. R. Philipp:Phys. Rev.,138, A 197 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. (4).
    F. Bassani andG. Pastori Parravicini:Nuovo Cimento,50 B, 95 (1967).ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. (5).
    D. L. Greenaway, G. Harbeke, F. Bassani andE. Tosatti:Phys. Rev.,178, 1340 (1969).ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. (6).
    K. Zeppenfeld:Phys. Lett.,25 A, 335 (1967);Zeits. Phys.,211, 391 (1968).ADSCrossRefGoogle Scholar
  7. (7).
    F. Bassani andE. Tosatti:Phys. Lett.,27 A, 446 (1968).ADSCrossRefGoogle Scholar
  8. (8).
    J. Hubbard:Proc. Phys. Soc., A68, 976 (1965).ADSGoogle Scholar
  9. (9).
    E. Tosatti:Nuovo Cimento,63 B, 54 (1969).ADSCrossRefGoogle Scholar
  10. (10).
    K. Zeppenfeld:Optics Comm.,1, 119 (1969).ADSCrossRefGoogle Scholar
  11. (11).
    H. Watanabe:Journ. Electron Microscopy,4, 24 (1956);L. B. Leder andJ. A. Suddeth:Journ. Appl. Phys.,31, 1422 (1960).Google Scholar
  12. (12).
    J. C. Phillips:Solid State Physics, edited byF. Seitz andD. Turnbull, vol.18 (1966), p. 55;F. Bassani:Rendiconti S.I.F., Course XXXIV (New York, 1965), p. 33.Google Scholar
  13. (13).
    Y. H. Ichikawa:Phys. Rev.,109, 653 (1958).ADSCrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1970

Authors and Affiliations

  • E. Tosatti
    • 1
  • F. Bassani
    • 2
  1. 1.Scuola Normale SuperiorePisa
  2. 2.Istituto di Fisica dell’UniversitàPisa

Personalised recommendations