含铅空位的PbWO4晶体光学性质及其偏振特性的研究

利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,计算了含铅空位的PbWO4(PWO)晶体的电子结构,模拟计算了复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性.比较含铅空位的PWO晶体与完整的PWO晶体的吸收光谱及其偏振特性,得到与铅空位相关的吸收光谱及其偏振特性,计算结果与实验结果基本相符.计算得到的含铅空位的PWO晶体的光学偏振特性反映了PWO晶体的结构对称性.计算结果表明PWO晶体中350,420,550和680 nm的吸收带的出现与PWO晶体中铅空位的存在直接相关.     

含铅空位的PbWO4晶体光学性质及其偏振特性的研究

利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似，计算了含铅空位的PbWO₄（PWO）晶 体的电 子结构，模拟计算了复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性. 比较含铅空位的PWO晶 体与完整的PWO晶体的吸收光谱及其偏振特性，得到与铅空位相关的吸收光谱及其偏振特性 ，计算结果与实验结果基本相符. 计算得到的含铅空位的PWO晶体的光学偏振特性反映了PWO 晶体的结构对称性. 计算结果表明PWO晶体中350，420，550和680 nm的吸收带的出现与PWO 晶体中铅空位的存在直接相关. 关键词： 4晶体')" href="#">PbWO₄晶体 电子结构 光学性质 铅空位     

含铅空位PbWO4晶体光学性质的模拟计算

为了研究钨酸铅晶体中铅空位对光学性质的影响,利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,按照能量最低原理采用共轭梯度方法,对含铅空位的PbWO4(PWO)晶体进行结构优化处理。计算了含铅空位的PWO晶体的电子结构、复数折射率、介电函数及吸收光谱,并与完整的PWO晶体进行了比较。结果表明：完整的PWO晶体在可见和近紫外区域内无吸收,而含铅空位的PWO晶体在可见和近紫外区域出现2个明显的吸收峰,这2个吸收峰可分解成4个高斯线型的吸收带,它们的峰值分别为350nm、405nm、550nm和670nm。可以得出这样的推论：PWO晶体中350nm、420nm、550nm和670nm吸收带的出现都与铅空位的存在有关。     

钨酸铅晶体中与氧空位缺陷有关的光学偏振特性

本文利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似，计算了含氧空位的PbWO4（PWO）晶体的电子结构，模拟计算了复数折射率及光学参数的偏振特性。比较含氧空位的PWO晶体与完整的PWO晶体的吸收光谱及其偏振特性，得到与氧空位相关的光学偏振特性。结果表明：完整的PWO晶体在可见和近紫外区域内无吸收，而含氧空位的PWO晶体在可见和近紫外区域出现吸收，该吸收谱有2个峰值分别位于370nm和420nm吸收带，它们的峰值位置与实验测得的350nm和420nm吸收带十分接近，由此可见PWO晶体中350nm和420nm吸收带与氧空位的存在有关。     

YTaO4和LuTaO4电子结构和光学性质的理论计算

基于第一性原理的赝势平面波方法计算了完整YTaO4和LuTaO4晶体的电子结构、介电函数、折射率、吸收光谱.计算结果表明,二者价带的贡献都主要来源于O2p态.导带分为两部分,下导带都主要由Ta5d态组成,YTaO4上导带主要由Y4d态组成.而LuTaO4上导带的贡献主要来源于Lu5d态.在ω=0时,YTaO4和LuTaO4晶体的介电常数和折射率都非常接近;介电函数虚部的低能特征峰(小于10.0 eV)归因于TaO3-4基团的电子跃迁,对应电子从O2p价带到Ta5d导带的跃迁;10.0～15.0 eV之间的特征峰对应于电子从价带到上导带的跃迁;大于15.0 eV的特征峰则归因于O2s态的内层电子到导带的跃迁.两种晶体在紫外区的吸收带宽而强,此吸收带归属于从氧(2p)到钽d0离子的电荷转移跃迁.     

含氧空位锐钛矿TiO2光学性质的第一性原理研究

为了研究锐钛矿TiO2晶体中氧宅位对光学性质的影响,利用基于局域密度泛函理论框架下的广义梯度近似平面波超软赝势方法.用第一性原理对含氧空位锐钛矿TiO2晶体进行了结构优化处理.计算了完整的和含氧空位锐钛矿TiO2晶体的电子态密度、复数折射率、介电甬数及吸收光谱的偏振特性.二者比较发现,引入氧空位后,锐钛矿TiO2的电子结构发生了变化,电子总态密度的费米面进入了导带,引起了莫特相变;含氧空位的锐钛矿TiO2晶体的Ti 3d态大约在-6.097 eV处出现了新的劈裂峰值.两种模型的介电函数虚部、吸收光谱以及复折射率的实部,它们的峰值位置一一对应.说明它们之间存在着内在的联系,这些都与电子态密度分布直接相关.理论分析和计算发现二者的介电函数虚部和吸收光谱峰值位置移动是弛豫效应影响的结果,同时,峰值大小变化是电子跃迁的几率来决定的.晶体的各向异性是由晶体结构的对称性决定的.     

高压下β-BaCu_2S_2电子结构和光学性质的第一性原理研究

本文采用密度泛函理论方法对β-BaCu_2S_2的电子结构和光学性质进行了理论计算和分析.优化后的晶格常数与实验值符合良好.通过能带分析表明该晶体是一种直接带隙半导体,得出的带隙值为0.562 e V,与其他理论计算方法得出的结果接近.对介电函数的计算表明β-BaCu_2S_2是一种各向异性材料,随着压强的增大,介电函数虚部向高能区域移动,且峰值变高.计算所得静折射率的平方近似于静介电常数,与理论公式符合良好.随着压强的增加,晶体的光学常数如吸收系数、反射率、折射率和能量损失函数曲线均向光子能量增大的方向移动.研究表明加压是改变β-BaCu_2S_2晶体电子结构、调制光学性质的有效手段.     

Ta掺杂对ZnO光电材料性能影响的研究

采用基于密度泛函理论第一性原理的方法, 研究了Ta掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 计算结果表明: 掺入Ta原子后, 费米能级进入导带, 随着掺杂浓度的增加, 带隙逐渐变窄, 介电函数虚部、吸收系数、反射率和折射率均发生明显变化, 介电函数虚部和反射率均向高能方向移动, 吸收边发生红移, 从理论上指出了光学性质和电子结构的内在联系.     

二氧化钒的电子结构及光学性质计算

本文使用基于量子力学第一性原理的CASTEP程序包,计算了单斜结构和金红石结构的二氧化钒(VO2)的电子结构、介电常数、吸收系数、折射率等光学性质。介电函数的虚部、吸收光谱、折射率等它们的峰值位置存在一一对应关系,这表明了它们之间存在着内在的联系,它们都与电子从价带到导带的跃迁吸收有关,这为从物理本质上理解二氧化钒的光学性质提供了重要的依据。计算结果与实验结果符合得很好。     

钨酸铅晶体中的偶极缺陷

在用阻抗谱研究PbWO₄（PWO）晶体的介电特性时发现，掺La³⁺的PW O晶体中存在典型的介电弛豫现象，它被归因于La³⁺进入Pb位并与铅空位V_Pb缔合 成偶极缺陷.这一结果不仅清楚地证明了PWO晶体中铅空位的存在，而且表明阻抗谱测试可以成为PWO晶体微结构研究的有力工具.以阻抗谱测试为主要工具，结合光吸收谱（包括红外谱）和x射线光电子能谱，阐明了在异价掺杂离子（3+，4+，5+以及3+和5+双掺）掺杂的PWO晶体中 关键词： 钨酸铅 偶极缺陷 异价掺杂 退火效应     

斜钨矿结构钨酸铅晶体电子结构和光学的偏振性质研究

利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,计算了完整的白钨矿结构和斜钨矿结构的钨酸铅（PbWO4）晶体的电子结构;模拟计算了复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性。分析了各个吸收光谱的峰值所对应的可能的电子跃迁以及钨酸铅晶体的偏振特性。钨酸铅晶体的光学性质的各向异性反映了钨酸铅晶体的品格结构的各向异性。计算结果表明：斜钨矿结构的钨酸铅晶体的光学性质与白钨矿结构的钨酸铅的光学性质之间存在明显的差异。这说明钨酸铅晶体是一种结构敏感的晶体;计算结果为研究钨酸铅晶体的光学性质与晶体结构之间的关系提供理论基础。     

First-principles study on the effect of the interstitial oxygen ion on the spectral properties of PWO crystal and the origin of the green luminescence band

The electronic structures and absorption spectra of PWO crystals containing interstitial oxygen ions have been calculated using density functional theory code CASTEP with lattice structure optimized. It is shown by calculation that: (1) the interstitial oxygen ion in the perfect PWO crystal doesn’t bring any obvious absorption in the visible region; (2) the green emission of lead tungstate origin is closely related to the interstitial oxygen ion, and probably originates from the center of “ WO₄+O_i”.     

Studies on the origins of the absorption spectra in PbWO4 crystal

The electronic structures and absorption spectra for both the perfect PbWO₄ (PWO) crystal and the three types of PWO crystals, containing V_Pb²⁻, V_O²⁺ and a pair of V_Pb²⁻-V_O²⁺, respectively, have been calculated using CASTEP codes with the lattice structure optimized. The calculated absorption spectra indicate that the perfect PWO crystal does not occur absorption band in the visible and near-ultraviolet region. The absorption spectra of the PWO crystal containing V_Pb²⁻ exhibit seven peaks located at 1.72 eV (720 nm), 2.16 eV (570 nm), 2.81 eV (440 nm), 3.01 eV (410 nm), 3.36 eV (365 nm), 3.70 eV (335 nm) and 4.0 eV (310 nm), respectively. The absorption spectra of the PWO crystal containing V_O²⁺ occur two peaks located at 370 nm and 420 nm. The PWO crystal containing a pair of V_Pb²⁻-V_O²⁺ does not occur absorption band in the visible and near-ultraviolet region. This leads to the conclusions that the 370 and 420 nm absorption bands are related to the existence of both V_Pb²⁻ and V_O²⁺ in the PWO crystal and the other absorption bands are related to the existence of the V_Pb²⁻ in the PWO crystal. The existence of the pair of V_Pb²⁻-V_O²⁺ has no visible effects on the optical properties. The calculated polarized optical properties are well consistent with the experimental results.     

Ab initio calculations of electronic and optical properties in O-doped LiF crystal

We present a first-principle study of electronic and optical properties in pure LiF and O-doped LiF crystals. The pure LiF crystal exhibits a wide band gap while the O-doped LiF crystal shows the less band gap due to the contribution of O 2p. Some optical constants, such as dielectric functions, reflectivity and the refractive index, have been performed. The calculated reflectivity and refractive index from the pure LiF crystal agree with the experimental and recently calculated results in the low-energy range. Meanwhile, the optical properties have also been predicted from the O-doped LiF crystal. The absorption band in 200 nm has been observed, which is relatively close to the experimental result.      

Electronic structure and optical properties of BiSI crystal

Electronic structure and optical properties of BiSI crystal were investigated by the full potential linearized augmented plane wave (FL-LAPW) method with density functional theory (DFT). The complex dielectric function and optical constants, such as optical absorption coefficient, refractive index, extinction coefficient, energy-loss spectrum and reflectivity, were calculated. The optical properties of BiSI crystal were studied experimentally by spectroscopic ellipsometry. The experimental results were compared with the theoretical spectra of complex dielectric functions and with the spectra of a pseudo-dielectric function (PDF). This method shows that experimental spectra consist of four Laurence lines sum.     

First-Principles Studies on Electronic Structures and Absorption Spectra of PbWO4 Crystals with Defect [V^2- Pb-V^2＋ o-V^2- Pb]^2-c

Electronic structures and absorption spectra for perfect PbW04 （PWO） crystals and the crystal containing aggregated defect [V^2- Pb-V^2＋ o-V^2- Pb]^2-have been calculated using density functional theory code CASTEP with the lattice structure optimized. The calculated absorption spectra of the PWO crystal containing the aggregated defect [V^2- Pb-V^2＋ o-V^2- Pb]^2-exhibit two absorption bands peaking at 1.90eV （65Onto） and 3.02eV （41Onto）. It is predicted that the 420 and fiSOnm absorption bands are related to the existence of the aggregated defect [V^2- Pb-V^2＋ o-V^2- Pb]^2-in the PWO crystal.