F掺杂SnO2电子结构的模拟计算

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对SnO2:F体系的电子结构进行了第一性原理模拟计算.用广义梯度近似方法优化SnO2:F体系的晶胞结构,计算了体系基态总能.通过确定F掺杂对O的优先替代位置,计算了SnO2:F的能带结构、态密度、分波态密度.分析了F掺杂对SnO2晶体的电子结构和晶体性质及光学吸收边的影响,从理论上得出光学吸收边发生蓝移.对不同掺杂量的体系电子结构进行了分析.     

Ba0.5Ca0.5ZrO3电子结构和光学性质的第一性原理研究

从第一性原理出发,利用密度泛函理论体系下的广义梯度近似,研究了Ba0.5Ca0.5ZrO3的电子结构和光学性质.计算得到该晶体的晶格常数为4.1823 A,且此材料是一种间隙的半导体材料,价带和导带都来源于Ba原子、Ca原子、Zr原子的d态和O原子的p态电子间的杂化.吸收系数为105 cm-1量级,且吸收主要集中在低能区.静态折射率为1.79,能量损失峰出现在10.8 eV处.该研究结果为Ba0.5Ca0.5ZrO3光电材料的设计和应用提供了理论依据.     

F掺杂SnO2电子结构的模拟计算

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对SnO₂:F体系的电子结构进行了第一性原理模拟计算.用广义梯度近似方法优化SnO₂:F体系的晶胞结构，计算了体系基态总能.通过确定F掺杂对O的优先替代位置，计算了SnO₂:F的能带结构、态密度、分波态密度.分析了F掺杂对SnO₂晶体的电子结构和晶体性质及光学吸收边的影响，从理论上得出光学吸收边发生蓝移.对不同掺杂量的体系电子结构进行了分析. 关键词： F掺杂 2')" href="#">SnO₂ 电子结构 态密度     

双掺杂铌酸锂晶体的第一性原理研究

本文利用第一性原理研究了 晶体、 晶体和 晶体的电子结构和光学性质。通过对电子结构的分析,发现杂质能级的深浅与掺杂元素原子序数有关。原子序数越大,杂质能级越深。通过对 晶体、 晶体和 晶体的吸收谱进行分析,并与单掺杂 晶体的吸收谱进行比较,发现双掺杂在可见光区域吸收率明显提高,约为单掺杂的3倍。 晶体分别在380nm和590nm处形成吸收峰, 晶体可见光区域吸收率比 以及 晶体高,分别在450nm附近和660nm附近出现吸收峰, 晶体在430nm到600nm之间区域都有较高的吸收率,并在770nm的长波范围有一小的吸收峰。计算结果与双色全息存储（双光子全息存储）所用记录光的波长相符。     

无缺陷PbWO4晶体光学性质的模拟计算

利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似研究PbWO4（PWO）晶体的光学性质.计算了完整的PWO晶体的电子结构、复数折射率、介电函数、光电导谱和吸收光谱.介电函数的虚部、吸收光谱、折射率等的峰值位置存在一一对应关系,这与电子从价带到导带的跃迁吸收有关.完整的PWO晶体在可见光范围内没有吸收,所以完整的PWO晶体是无色透明的晶体.     

Ba置换对钙钛矿型氧化物CaMnO_3稳定性及电子结构的影响

采用赝势法近似密度泛函理论的方法研究了重元素Ba置换钙钛矿型氧化物CaMnO_3的稳定性及电子结构.结果表明,Ba置换引入晶格畸变,且具有各向异性.Ba置换钙钛矿型氧化物CaMnO_3呈现明显的半导体特性,且其稳定性降低.Ba置换Ca位之后,钙钛矿型氧化物CaMnO_3仍然呈间接带隙型能带结构,自旋向上和自旋向下的电子能带带隙宽度分别减小到0.659 eV和0.655 eV,且经过Ba置换之后向导体转变.Ba置换CaMnO_3晶体中的电子主要在-37.5 eV,-18 eV,-16 eV,-5 eV～0 eV,1 eV附近形成能带,能级数量在-18 eV,-16 eV,-0.7 eV三个极值点依次降低.Ba置换钙钛矿型氧化物CaMnO_3价带中和导带中的电子能级弥散性不同,表明它们具有不同的有效质量.Mn p,O p和Mn d电子对钙钛矿型氧化物CaMnO_3费米面态密度具有较大的贡献,它们决定CaMnO_3材料的导电过程.     

掺锰铌酸锂晶体第一性原理研究

利用第一性原理研究了Mn:LiNbO3晶体的电子结构和光学性质。结果表明,Mn掺杂产生了杂质能级,主要由Mn的d态轨道贡献。杂质能级与导带之间的带隙小于理想LiNbO3晶体导带与价带之间宽度,降低了电子跃迁所需能量。同时,掺杂也降低了各原子的电子轨道能量。晶体中最高占据轨道不再是O的2p轨道,而是Mn的d 轨道。掺杂离子在晶体中同时充当电子的施主与受主。静态介电常数在掺杂后有明显的增大。Mn的掺杂使晶体在可见光区域的光学性质产生变化,并使晶体的吸收谱在可见光区域产生吸收峰。     

掺铁铌酸锂晶体第一性原理研究

利用第一性原理研究了Mn:LiNbO3晶体的电子结构和光学性质。结果表明,Mn掺杂产生了杂质能级,主要由Mn的d态轨道贡献。杂质能级与导带之间的带隙小于理想LiNbO3晶体导带与价带之间宽度,降低了电子跃迁所需能量。同时,掺杂也降低了各原子的电子轨道能量。晶体中最高占据轨道不再是O的2p轨道,而是Mn的d 轨道。掺杂离子在晶体中同时充当电子的施主与受主。静态介电常数在掺杂后有明显的增大。Mn的掺杂使晶体在可见光区域的光学性质产生变化,并使晶体的吸收谱在可见光区域产生吸收峰。     

掺铁铌酸锂晶体第一性原理研究

利用第一性原理计算方法研究铁掺杂铌酸锂晶体的电子结构和光学性质，所有计算采用广义梯度近似下的平面波超软赝势方法，得到如下结论：掺杂产生的杂质能级，主要由铁的d轨道贡献。掺杂降低了电子跃迁所需能量，同时也降低了各原子的电子轨道能量。掺杂离子在晶体中既是电子的施主又是受主。铁的掺杂使铌酸锂晶体的能量损失函数有较大的增加，对光存储的效率有一定影响。铁的掺杂使晶体的光学性质在可见光低能范围发生变化，吸收谱在可见光区域产生吸收峰，有利于晶体全息存储的应用。     

镉的卤化物晶体中与卤素杂质相关的吸收和发射

溴化镉和氯化镉是典型的层状结构离子晶体。这些晶体中的一次激子吸收是由于某种与卤素离子有关的电子跃迁。 本工作研究不同温度下CdBr_2、CdCl_2中的I~-中心和CdCl_2中的Br~-中心的光学吸收和发射,以便了解这些晶体中的激子态。结果汇总如下。     

Effect of S Substitution for P Point Defects in KDP Crystals： First-Principles Study

The electronic structure and geometric distribution of phosphor replaced by sulfur in potassium dihydrogen phosphate （KDP） are investigated by first-principles calculations. The point defect narrows down the energy gap to about 4.9eV, corresponding to a two-photon absorption of 355nm after correction. This can explain the decrease of the laser damage resistance in KDP crystals. Moreover, the defects twist the crystal structure and weaken bonds, especially the O-H bonds, so these bonds may be the first sites to crack under laser irradiation.     

KDP晶体中点缺陷Na取代K的电子结构研究

 对磷酸二氢钾(KDP)晶体中Na取代K点缺陷的几何结构及电子结构进行了第一性研究。计算的形成能约为0.46 eV，因此在KDP晶体中此类缺陷比较容易形成。Na取代K以后没有在带隙中形成缺陷态，但在价带中引入两个占据态。它们分别位于费米面以下49 eV和21.5 eV处，这两个占据态分别由Na原子的s和p轨道形成。相对于K来说，由于它们位于价带深处，具有很低的能量，因此Na在KDP中比K稳定。Na在KDP晶体中与周围氧原子的重叠布居仅为0.09, 故它不与主体原子发生共价作用，仅以静电库仑力影响周围原子，此缺陷周围晶格仅发生微小畸变。     

KDP晶体本征中性点缺陷的第一性研究

 用第一性原理研究了KH2PO4(KDP)晶体中性本征点缺陷的形成能并计算了常温下点缺陷的浓度。计算得到中性填隙氢原子的形成能为2.05 eV，进而得到298 K下的浓度约为1.21×10^-17 mol/L。由于填隙氢原子在带隙中形成缺陷能级，并使能隙降低了2.6 eV, 因此消除填隙氢原子有利于提高晶体在355 nm附近的激光损伤阈值。计算得到的氧间隙、氧空位、钾空位和氢空位的形成能分别为0.60、5.25、6.50 和6.58 eV，常温下它们在晶体中也以较高的浓度存在。钾空位使晶胞体积增大约3.2%，并可能提高晶体电导率，从而降低光损伤阈值。P取代K的反位结构缺陷形成能尽管较低(4.1 eV), 但由于晶体生长溶液中P是以PO4四面体的形式存在，故此点缺陷的存在几率很小。     

Formation energies and electronic structures of native point defects in potassium dihydrogen phosphate

The formation energies and the equilibrium concentration of vacancies,interstitial H,K,P,O and antisite structural defects with P and K in KH 2 PO 4 (KDP) crystals are investigated by ab initio total-energy calculations.The formation energy of interstitial H is calculated to be about 2.06 eV and we suggest that it may be the dominant defect in KDP crystal.The formation energy of an O vacancy (5.25 eV) is much higher than that of interstitial O (0.60 eV).Optical absorption centres can be induced by defects of O vacancies,interstitial O and interstitial H.We suggest that these defects may be responsible for the lowering of the damage threshold of the KDP.A K vacancy defect may increase the ionic conductivity and therefore the laser-induced damage threshold decreases.     

不同荷电态替位缺陷Sp对磷酸二氢钾激光损伤的影响

采用第一性原理方法计算了KH₂PO₄(KDP)晶体中各种荷电态的硫取代磷替位缺陷(S_P)的几何驰豫构型及电子结构.讨论了该缺陷形成后电荷密度的重新分布、相应的电子态密度、能带结构等性质.主要结果为:虽然中性态、±1以及+2荷电态的S_p替位缺陷并没有在带隙中形成占据态,但它们削弱了SO₄基团与周围原子的结合力,从而形成相对孤立的SO₄基团,相对于无缺陷晶体而言,这种局域松散的结 关键词： 光学材料 晶体缺陷 激光损伤 第一性原理计算     

用第一性原理研究K空位对KDP晶体激光损伤的影响

 用基于密度泛函理论及超软赝势的第一性原理研究了KH­­­₂PO₄(KDP)晶体中K空位的电子结构、形成能及驰豫构型。讨论了K空位形成后电荷密度的重新分布、相应的电子态密度和能带结构等性质。计算得到中性K空位的形成能为6.5 eV, 远小于间隙K原子点缺陷形成能13.07 eV。K空位的存在使晶胞体积增大, 分别沿结晶学轴a方向增大近0.8%, b方向增大近0.87%, c方向增大近1.2%，同时使与之配位的8个氧原子发生较大位移，使这8个氧形成的空腔体积增大近3.2%。空腔体积的增大不仅促进了各种点缺陷的扩散迁移，而且有利于其它杂质原子的填隙。K原子迁移率的增大会引起离子电导率的增大，因而会降低KDP的激光损伤阈值，因此从这个方面讲，K空位的存在是不利的。但是如果能从实验上（如热退火）利用K空位所造成的扩散通道排出或改善缺陷结构，则可提高KDP晶体的光学质量。     

The optical properties of SrTiO3 above 0.14 eV

The narrow absorption peak at 163 meV has been studied as a function of temperature. It is proposed that the peak is due to an electronic transition at a localised defect and that it and its satellites at higher energy are typical of a general class of absorption spectra in ionic crystals.     

氘化对KH2PO4晶体微观缺陷影响的正电子湮没研究

采用传统降温法从不同程度氘化(x=0, 0.51, 0.85)的生长溶液中生长氘化KH₂PO₄(KDP) 晶体, 利用正电子湮没技术(正电子寿命谱和多普勒展宽谱)、结合X射线衍射谱(XRD) 结构分析, 对KDP晶体氘化生长的微观缺陷进行了研究, 讨论了氘化程度对晶体内部微观结构特性、缺陷类型和浓度的影响. XRD结果显示晶胞参数a, b值随氘含量的增加而增加, c值无明显变化; 正电子寿命谱结果发现随着氘化浓度的提高, KDP晶体内部中性填隙缺陷以及氧缺陷不断增加, 引起晶体晶格畸变; 氢空位、K空位、杂质替位缺陷不断发生缔合反应形成复合缺陷, 缺陷浓度不断减少; 团簇、微空洞等大尺寸缺陷也在不断发生聚合反应, 缺陷浓度表现为不断减少. 多普勒实验结果表明随着氘化程度的提升, 晶体内部各类缺陷表现为同步变化. 实验结果表明, KDP晶体在低浓度氘化生长(50%以内)下缺陷反应较弱, 而在高浓度氘化(50%以上)下的缺陷反应显著增强.     

Study on the optical properties of rapidly grown KDP crystals

KDP crystals were grown at growth rates from 5.0 to 19.0 mm/d. Transmittance, laser damage threshold and light scatter were detected. It has been shown that laser damage thresholds of KDP crystals decrease with the increase of the absorption coefficients. Large-scale impurity is an important factor that causes light absorption in UV range and reduces the damage threshold.     

Electronic excitation energy transfer and nonstationary processes in KH<Subscript>2</Subscript>PO<Subscript>4</Subscript>:Tl crystals

We report the results of our experimental study and numerical simulation of the electronic excitation energy transfer to impurity centers under conditions where nonstationary processes take place in the hydrogen sublattice of potassium dihydrogen phosphate (KH₂PO₄) single crystals doped with mercury-like Tl⁺ ions (KDP:Tl). We present the experimental results of our investigation of the decay kinetics of the transient optical absorption (100 ns–50 s) of intrinsic defects in the hydrogen sublattice of KDP:Tl obtained by pulsed absorption spectroscopy and the results of our study of the dynamics of the change in steady-state luminescence intensity with irradiation time (1–5000 s). To explain the transfer of the energy being released during electron recombination involving intrinsic KDP:Tl lattice defects, we formulate a mathematical model for the transfer of this energy to impurity Tl⁺ luminescence centers. Within the model being developed, we present the systems of differential balance equations describing the nonstationary processes in the electron subsystem and the hydrogen sublattice; provide a technique for calculating the pair correlation functions Y(r, t) of dissimilar defects based on the solution of the Smoluchowski equation for the system of mobile hydrogen sublattice defects; calculate the time-dependent reaction rate constants K(t) for various experimental conditions; and outline the peculiarities and results of the model parametrization based on our experimental data. Based on our investigation, the dramatic and significant effect of a gradual inertial increase by a factor of 50–100 in steady-state luminescence intensity in the 4.5-eV band in KDP:Tl crystals due to the luminescence of mercury-like Tl⁺ ions has been explained qualitatively and quantitatively.