LaAlO3/SrTiO3界面的电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,结合局域密度近似（LDA）研究了钙钛矿结构氧化物LaAlO3 /SrTiO3界面的电子结构及光学性质。能带结构分析表明当形成(AlO2)-/(TiO2)0界面时其禁带宽度为1.888 eV,呈现绝缘体的性质,当形成(LaO)+/(SrO)0界面时其禁带宽度为0.021 eV,呈现半导体或半金属性质。同时,对不同界面的光学性质也进行了研究,结果表明纯相的LaAlO3和SrTiO3的吸收系数、反射系数及能量损失谱强度明显高于由这两种单质形成不同界面的强度。     

LiGaX2(X=S,Se, Te)的电子结构,光学和弹性性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对LiGaX₂(X=S, Se, Te)的能带结构、态密度、光学以及弹性性质进行了理论计算. 能带结构计算表明LiGaS₂ 的禁带宽度为4.146 eV, LiGaSe₂ 的禁带宽度为3.301 eV, LiGaTe₂ 的禁带宽度为2.306 eV; 其价带主要由Ga-4p 层电子和X- np 层电子的能态密度决定; 同时也对LiGaX< 关键词： 电子结构 光学性质 弹性性质 LGX     

立方K2CsSb、K3Sb和Cs3Sb阴极材料的电子结构和光学性质

针对K2CsSb光电阴极生长过程中可能存在的K3Sb、K2CsSb和Cs3Sb三种化合物,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,分别建立这三种锑化物阴极材料的立方结构体模型和(111)表面模型,获得了其电子结构与光学性质.对于体模型,计算得到了能带结构、态密度和光学性质,而对于表面模型,计算得到了功函数、光学性质和表面能.结果表明,三种锑化物阴极在中微子与闪烁体作用辐射能量范围(2.4~3.2eV)内,K2CsSb体材料的吸收系数和反射率与Cs3Sb、K3Sb体材料相近,而K2CsSb(111)表面的吸收系数和反射率低于其他两种阴极的(111)表面.此外,K3Sb的禁带宽度最小、功函数最大且表面能最大,Cs3Sb的表面能最小,其功函数与K2CsSb相近但禁带宽度比K2CsSb小,而K2CsSb禁带宽度最大,功函数和表面能都较小,因此K2CsSb阴极在蓝紫光波段适合作为一种稳定高效的光电发射材料.     

金属有机分解法制备的SrTiO3薄膜的光学特性

采用金属有机分解法（MOD）在石英衬底上沉积了SrTiO3薄膜。所制备的薄膜是晶格常数为a=b=c=3.90?的多晶结构。通过测量190—1100nm波段内的透射光谱，采用包络方法计算了薄膜的光学常数（折射率n和消光系数k）。结果表明，采用MOD方法制备的薄膜的折射率大于采用射频磁控溅射、溶胶—凝胶和化学气相沉积方法制备的薄膜的折射率；薄膜的折射率色散关系满足单振子模型，其中振子强度S0为0.88′1014m-2，振子能量E0为6.40eV；薄膜的禁带宽度为3.68eV。     

Rb2TeW3O12电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用平面波超软赝势法对Rb2TeW3O12基态的几何结构、能带结构和光学特性等进行了系统的研究.几何结构研究不仅对基态平衡时的几何参量进行了优化计算,还对内部坐标做了优化,其结果和实验测量值符合得很好.电子结构的研究表明,Rb2TeW3O12属于宽禁带直接带隙半导体,禁带宽度为2.23eV,W 5d和O 2p轨道之间强烈杂化形成W-O共价键.计算了光学性质,给出了Rb2TeW3O12的介电函数实部ε1、虚部ε2及相关光学参量,理论计算的静态介电常数为5.29.     

Rb2TeW3O12电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用平面波超软赝势法对Rb2TeW3O12基态的几何结构、能带结构和光学特性等进行了系统的研究.几何结构研究不仅对基态平衡时的几何参量进行了优化计算，还对内部坐 标做了优化，其结果和实验测量值符合得很好.电子结构的研究表明，Rb2TeW3O12 属于宽禁带直接带隙半导体，禁带宽度为223eV，W 5d和O 2p轨道之间强烈杂化形成W— O共价键.计算了光学性质，给出了Rb2TeW3O12的介电函数实部ε1、虚部ε 2及相关光学参量，理论计算的静态介电常数为529 关键词： Rb2TeW3O12 电子结构 介电函数 密度泛函理论     

Zn_3V_2O_8和Zn_2V_2O_7的电子结构与光学性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,在零压下建立了α-Zn_3V_2O_8和α-Zn_2V_2O_7晶体模型,分别对模型进行了电子结构和光学性质的计算.实验结果表明:α-Zn_3V_2O_8和α-Zn_2V_2O_7都属于间接带隙,α-Zn_3V_2O_8的禁带宽度为2. 715 eV,α-Zn_2V_2O_7的禁带宽度为2. 540 eV;同时,α-Zn_3V_2O_8和α-Zn_2V_2O_7都具有很强的紫外-近紫外光吸收能力;反射光谱、吸收光谱及能量损失谱的差异,共同导致Zn_3V_2O_8的光学性能要优异于Zn_2V_2O_7.     

Fe:Mg:LiNbO3晶体电子结构和吸收光谱的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理, 研究了LiNbO₃晶体以及不同Mg浓度的Fe:Mg:LiNbO₃晶体的电子结构和吸收光谱. 研究结果显示: 掺铁铌酸锂晶体的杂质能级由Fe 的3d轨道和O的2p轨道贡献, 禁带宽度为2.845 eV; 对于Mg, Fe共掺样品, Mg的浓度小于或等于阈值时, 禁带宽度分别为2.901 和2.805 eV; 掺铁铌酸锂晶体的吸收谱在2.3和2.6 eV处分别存在一个吸收峰, 其强度因Mg的浓度不同而发生变化. 研究结果还表明, 不同浓度的Mg对晶体内Fe²⁺和Fe³⁺的浓度以及占位产生了不同的影响. 还提出了光电子的形成不应单独考虑铁的轨道电子态, 而应同时考虑与铁成键的氧的轨道电子态的观点.     

C掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学性质的第一性原理研究

运用第一性原理的局域密度近似+U(0 ≤U≤9 eV)方法研究了本征金红石相TiO₂在不同U值(对Ti-3d电子)下的禁带宽度、晶体结构以及不同比例C元素掺杂的金红石相TiO₂的电子结构和光学性质, 研究表明, TiO₂的禁带宽度和晶格常数随着U值的增加而增大. 综合考虑取U=3 eV并对其计算结果进行修正. 对于掺杂体系, 发现C 元素的掺杂在金红石相TiO₂中引入杂质能级, 杂质能级主要由O-2p轨道和C-2p轨道耦合形成, 杂质能级的引入可以增加TiO₂对可见光的响应, 从而使TiO₂的吸收范围增大. C原子掺杂最佳比例为8.3%, 此时光学吸收边的红移程度最明显, 可增大光吸收效率, 从而提高了TiO₂光催化效率.     

Sc2O3电子结构和光学性质的第一性原理研究

本文基于第一性原理平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,研究了Sc2O3的电子结构、态密度和光学性质.计算结果表明:Sc2O3是一种直接带隙半导体,其能带宽度为3.79 eV,价带顶部主要由O的2p和Sc的3p3d杂化而成,导带主要由Sc的3d和O的2p构成.同时,文中也分析了Sc2O3的介电函数、折射率、光电导率和吸收谱等光学性质.计算得到静态介电常数ε1(0)=1.57,折射率n0 =1.25,在紫外区有较大的吸收系数.     

Ca3La(BO3)3：Tb3+的合成与发光性质

高温固相反应法合成了Ca₃La(BO₃)₃:Tb³⁺光致发光材料。利用扫描电镜和激光衍射分析仪测定了样品的晶粒形貌及粒径大小分布,利用荧光分光光度计研究了Ca₃La(BO₃)₃:Tb³⁺的光致发光特性。确定了在Ca₃La(BO₃)₃基质中Tb³⁺离子浓度对其发光强度的影响及其自身浓度猝灭机理;探讨了助熔剂Li₂CO₃、敏化剂Ce³⁺离子的加入对荧光粉发光强度的影响。     

ZBLAN玻璃中Nd~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)的上转换发光特性

采用高温固相法制备了Nd,Tm和Yb掺杂的ZBLAN玻璃上转换材料.Tm3+,Yb3+的摩尔浓度分别固定为0.01%,0.3%,Nd3+摩尔浓度变化范围为0.1%～2%.在室温下,测试了样品在300～1 000nm间的吸收光谱.在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换光谱.实验发现,样品在798 nm红外光激发下发出了较强的多波段(红,蓝和绿)的可见光.由上转换可见光各波段的发射谱线,给出了能级跃迁机制.蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Nd3+的2H7/2到基态4I9/2的跃迁,红光来源于Nd3+的2H11/2到基态4i9/2的跃迁.研究发现,在Nd3+,Tm3+,Yb3+:ZBLAN玻璃样品中存在激发态吸收,能最转移和交叉弛豫等上转换过程.其发光机理是Nd3+,TM3+和Yb3+离子之间的能量转移.根据Nd3+摩尔浓度不同其上转换发光强度不同,分析了掺入稀土的浓度对上转换发光效率的影响.当Nd3+浓度为1.5%(摩尔分数)时上转换发光最强,大于1.5%后发光开始减弱.     

Na3La2(BO3)3:Sm3+的合成及其光谱特性

本文采用固相反应法,合成了一系列掺Sm^3 的Na3La2(BO3)2[Na3(La1-xSmx)2(BO3)3]发光,X－射线粉末衍射数据分析表明它们属于正交晶系,空间群为Amm2,测量了红外光谱,荧光光谱,观察到在599nm,645nm处有较强的荧光发射,并研究了发光强度与Sm^3 离子浓度（x)的关系,确定了Sm^3 离子在Na3La2(BO3)3基质中发光的适宜浓度。     

Ba3Tb(BO3)3:Ce3+:一种白光LED用绿色荧光粉

采用高温固相法合成了Ba3Tb(BO3)3和Ba3Tb(BO3)3:Ce3+两种绿色荧光粉,并研究了材料的发光性质.Ba3Tb(BO3)2材料呈多峰发射,发射峰位于439,493,547,589和629 nm,分别对应Tb3+的5D3→7F4和5D4→7F1=6,5,4,3跃迁发射,主峰为547 nm;监测547 nm发射峰,所得激发光谱由4f75d1宽带吸收(200-330 nm)和4f4f电子吸收(330-400 nm)组成,主峰为380 nm.以Ce3+激活Ba3Tb(BO3)3,所得Ba3Tb(BO3)3:Ce3+与Ba3Tb(BO3),材料的发射光谱分布相同,但发射强度明显增强,说明Ce3+对Tb3+产生了很好的敏化作用;监测547 nm最强发射峰,所得激发光谱为宽带,主峰位于360 nm.改变H3BO3量,Ba3Tb(BO3)3:Ce3+材料的发射强度随之变化,当H3BO3过量15 wt%时,发射强度最大.上述研究结果表明Ba3Tb(BO3)3:Ce3+是一种很好的适于UV-LED管芯激发的白光LED用绿色荧光粉.     

Er~(3+)/Eu~(3+)及Yb~(3+)/Er~(3+)/Eu~(3+)共掺杂硼硅酸盐玻璃的上转换发光分析

采用高温固相烧结法制备了Er3+/Eu3+共掺杂和Yb3+/Er3+/Eu3+共掺杂系列硼硅酸盐玻璃样品。在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品的光致发光谱,分析了上转换机制。结果表明:随着Er3+浓度的增加,Eu3+的595 nm光谱强度增强;Eu3+的692 nm光谱强度随Yb3+浓度增加而增强,并明显强于595 nm光谱。Er3+/Eu3+、Yb3+/Eu3+之间的能量传递和合作上转换等机制导致Eu3+离子上转换发射。     

Er3+/Yb3+共掺Gd3Sc2Ga3O12晶体的上转换发光

研究了提拉法生长的Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12和Er3+:Gd3Sc2Ga3O12晶体在室温下320-1700 nm范围的吸收光谱和500-750 nm范围内的上转换荧光谱,同时对其上转换荧光的可能发生机制、途径以及上转换过程可能对Er3+的2.8 μm波段激光振荡产生的影响进行了分析和讨论.结果表明:Yb3+的敏化显著地增强了晶体在966 nm附近的吸收能力,大幅度加宽了晶体在该处的吸收带宽.在940 nm激光的激发下,Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12中的上转换荧光强度明显强于Er3+:Gd3Sc2Ga3O12中的上转换荧光强度,表明Yb3+与Er3+之间存在高效率的能量传递,其主要上转换机制可能为Yb3+-Er3+,Er3+-Er3+能量传递.     

GdF3:Eu3+纳米晶的VUV荧光性质

利用微乳液水热法制备出GdF3：Eu^3＋纳米晶及纳米棒。用X射线粉末衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）等手段对材料的结构、形态及粒径大小等进行了表征。室温下真空紫外（vuv）光谱及荧光光谱表明GdF3：Eu^3＋纳米晶中的Gd^3＋离子吸收一个光子,并将能量分两步传递给Eu^3＋,发生了双光子发射。从各跃迁的积分强度和量子效率表达式可以得到材料在160nm紫外光激发下的量子效率约为170％。     

Tb3+,Dy3+激活的LaBO3的发光和能量传递

本文研究了在紫外光激发下Tb3+,Dy3+单激活和Tb3++Dy3+共激活的LaBO3体系的发光性能和能量传递.结果表明,Dy3+,Tb3+共存时,Tb3+的发光强度远远大于无Dy3+时的发光强度,证明Dy3+对Tb3+有敏化作用,Dy3+→Tb3+能量传递机理为多极子相互作用的共振传递.     

YBO3:Eu3+纳米晶发光特性

用水热法制备了YB03:Eu3+纳米材料,通过改变其反应条件对纳米颗粒的大小和形貌进行了控制,对其发射光谱进行分析并与体材料进行了比较.在纳米材料中,很大比例的稀土离子微观环境受到表面的影响,这种影响可能使稀土离子的Judd-Ofelt参数Ω2增大,从而使Eu3+的5Do→7F2的发射加强,红色发光材料的色纯度提高.     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂ZrO_2-Al_2O_3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547nm、560nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO2-Al2O3∶Er3+/Yb3+的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO2-Al2O3∶Er3+的绿光为双光子过程,而ZrO2-Al2O3∶Er3+、Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er3+的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%(Er3+/Zr4+).