冲击压缩下蓝宝石光学性质的晶向效应

本文基于第一性原理计算方法,研究了a向、c向和r向蓝宝石理想晶体和含氧离子空位点缺陷晶体在0-180 GPa冲击压力范围内的光学性质.波长在1550 nm处理想晶体的折射率数据表明,在蓝宝石Corundum、Rh2O3以及CalrO_3相区,其折射率分别表现出强、弱以及强的晶向效应.波长在0-250 nm范围内理想晶体的能量损失谱结果指明,在Corundum和Rh_2O_3结构相区,其晶向效应不明显;在CalrO_3结构相,主峰附近的波段范围内,蓝宝石的能量损失谱有一定的晶向效应:c和r向的主峰强度基本相同,但a向主峰强度明显高于c和r向主峰强度.缺陷晶体数据表明:氧离子空位点缺陷对蓝宝石折射率和能量损失谱晶向效应的影响较微弱.     

高压下KMgF_3晶体光学性质的第一性原理研究

本文采用第一性原理的方法,在100 GPa的压力范围内,计算了KMgF_3的理想晶体和含空位缺陷晶体的光学性质.吸收谱数据表明,在100 GPa范围内,压力因素不会导致KMgF_3晶体在可见光区有光吸收行为.钾、镁和氟空位缺陷的存在会使得KMgF_3晶体的吸收边红移(其中氟空位缺陷引起的红移最显著),但这些红移不会导致它在可见光区出现光吸收的现象.能量损失谱数据显示,压力因素不仅会使得KMgF_3晶体的能量损失谱有蓝移的行为,而且还会引起它的较强谱峰个数发生变化.在100 GPa处的缺陷晶体数据指明,氟空位缺陷会导致其能量损失谱的两个较强谱峰的峰值强度明显降低.分析表明,KMgF_3晶体有成为冲击窗口材料的可能,并且本文所获得的结果对未来的实验探究有参考作用.     

相变及空位缺陷对CaF2在高压下光学性质的影响

本文采用第一性原理方法, 计算了CaF2的理想晶体和含钙、氟空位点缺陷晶体在100 GPa压力范围内的光吸收谱和折射率. 吸收谱数据表明, 压力因素诱导的两个结构相变对 CaF2的吸收谱均有影响: 第一个相变将导致其吸收边蓝移, 而第二个相变却引起其吸收边红移. 钙空位点缺陷会使得CaF2的吸收边微弱蓝移, 但氟空位点缺陷却导致其吸收边有显著的红移. 然而, 这些红移的行为并未使得CaF2晶体在250-1000 nm的波段范围内出现光吸收的现象（是透明的）. 532 nm处的折射率数据显示, 在 CaF2的三个结构相区（Fm3m、Pnma、P63/mmc相区）, 其折射率均随压力增大而增加; 同时, 高压结构相变以及氟空位点缺陷也使得CaF2的折射率增大, 但钙空位点缺陷却导致其折射率减小. 数据分析表明, CaF2晶体有成为冲击窗口材料的可能, 本文所获得的信息对未来的实验研究有参考价值.     

钇铝石榴石在高压下的光学性质第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,分别计算了120 GPa的压力范围内钇铝石榴石理想晶体和含氧空位点缺陷晶体的光学性质.计算数据表明:(1)在120 GPa的压力范围内其理想晶体和含2+价氧离子空位(形成能最低)的缺陷晶体在可见光区不存在光吸收(是透明的).(2)压力加载将导致其反射谱峰值强度降低,且空位缺陷的存在使其峰值强度进一步减弱.这些结果对进一步实验有重要的参考价值.     

相变及空位缺陷对SrF2在高压下光学性质的影响

本文采用第一性原理方法, 计算了SrF2的理想晶体和含锶、氟空位点缺陷晶体在100 GPa压力范围内的光学性质. 吸收谱数据表明, 压力因素引起的两个结构相变对SrF2的吸收谱均有影响: 第一个相变将导致其吸收边蓝移, 第二个相变将导致其吸收边红移. 空位点缺陷的存在将使得SrF2的吸收边红移, 其中氟空位点缺陷引起的红移行为更显著. 尽管如此, 这些红移并未使得SrF2晶体在可见光区出现光吸收的现象(是透明的). 波长在532 nm处的折射率数据指明, 在SrF2的三个结构相区, 其折射率均随压力的增加而增大, 且SrF2的高压结构相变也使得其折射率增大. 锶空位点缺陷将导致SrF2的折射率降低, 但氟空位点缺陷的存在对其基本没有影响. 分析表明, SrF2晶体有成为冲击窗口材料的可能.     

高压下LiYF4晶体光学性质的第一性原理研究

本文采用第一性原理方法,在100 GPa的压力范围内, 计算了LiYF4理想晶体和含空位点缺陷晶体的光学性质.吸收谱数据表明,在100 GPa范围内,压力和相变因素的存在不会改变LiYF4晶体在250-1000 nm的波段内没有光吸收的事实. 氟、钇空位点缺陷的出现会使得LiYF4的吸收边蓝移,而锂空位点缺陷将导致它的吸收边微弱红移(但在250-1000 nm的波段内它仍不具有光吸收行为).波长在532 nm处的折射率数据显示, 在LiYF4的三个结构相区,其折射率均随压力的增加而增大. LiYF4从白钨矿结构到褐钇铌矿结构的相变会使得其折射率略微增加,但从褐钇铌矿结构到类黑钨矿结构的相变将导致其折射率显著降低. 同时,空位缺陷的存在将引起LiYF4的折射率明显增大. 分析指明,LiYF4有成为冲击窗口材料的可能. 本文所获得的信息对未来的实验研究有参考作用.     

相变及空位缺陷对高压下GeO_2光学性质的影响

本文采用第一性原理方法,在100 GPa的压力范围内,计算了GeO_2理想晶体和含锗、氧空位点缺陷晶体的光学性质.吸收谱数据表明,压力诱导的三个结构相变对GeO_2晶体的吸收谱均有影响:第一个相变将导致其吸收边蓝移,而第二和第三相变将使得其吸收边红移.锗和氧空位点缺陷的存在将导致GeO_2的吸收边红移,但氧空位点缺陷引起的红移更明显.尽管如此,分析发现,在100 GPa的压力范围内,压力、相变以及空位点缺陷等因素都不会导致GeO_2晶体在可见光区出现光吸收现象(是透明的).波长在532 nm处的折射率数据显示,在GeO_2的四个相区,其折射率均随压力增加而降低;而且,GeO_2的三个结构相变以及锗、氧空位点缺陷都会导致其折射率有所增大.本文预测,GeO_2有成为冲击光学窗口材料的可能.     

六方AlN本征缺陷的第一性原理研究

用基于密度泛函理论平面波赝势法首先对六方AlN本征点缺陷(氮空位、铝空位、氮替代铝、铝替代氮、氮间隙、铝间隙)存在时的晶格结构进行优化，得到其稳定结构；然后通过各缺陷形成能的计算可得知其在生长过程中形成的难易程度；最后从态密度的角度对各种本征点缺陷引起的缺陷能级及电子占据情况进行了分析.发现除氮空位外其他本征缺陷在带隙中形成的能级都很深，要得到n型或p型AlN必须要引入外来杂质.计算得到的本征缺陷能级对于分析AlN的一些非带边辐射机理有重要帮助. 关键词： 六方AlN 形成能 缺陷能级 态密度     

相变及空位缺陷对高压下BeO光学性质的影响

为了探究BeO晶体能否成为冲击波实验中的候选窗口材料,本文采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,计算了150 GPa的压力范围内BeO理想晶体和含氧空位点缺陷晶体的光学性质.吸收谱数据显示,BeO高压结构相变对其吸收谱的吸收边几乎没有影响.并且,在150 GPa压力范围内,BeO理想晶体在可见光区没有光吸收行为.氧空位点缺陷的存在将使得其吸收边出现明显的红移现象,但在可见光区仍然没有光吸收(是透明的).波长在532 nm处的折射率数据表明:在BeO的WZ和RS结构相区,其折射率会随着压力增加而缓慢降低,而高压结构相变和氧空位缺陷将使得其折射率显著增大.计算数据分析表明BeO有成为冲击窗口材料的可能,并且本文所获信息将对未来进一步的实验有重要参考价值.     

相变及空位缺陷对高压下BeO光学性质的影响

为了探究BeO晶体能否成为冲击波实验中的候选窗口材料，本文采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法，计算了150 GPa的压力范围内BeO理想晶体和含氧空位点缺陷晶体的光学性质.吸收谱数据显示，BeO高压结构相变对其吸收谱的吸收边几乎没有影响.并且，在150 GPa压力范围内，BeO理想晶体在可见光区没有光吸收行为.氧空位点缺陷的存在将使得其吸收边出现明显的红移现象，但在可见光区仍然没有光吸收(是透明的).波长在532 nm处的折射率数据表明:在BeO的WZ和RS结构相区，其折射率会随着压力增加而缓慢降低，而高压结构相变和氧空位缺陷将使得其折射率显著增大.计算数据分析表明BeO有成为冲击窗口材料的可能，并且本文所获信息将对未来进一步的实验有重要参考价值.     

高压下BaF2光学性质的模拟计算

探寻新的冲击窗口材料是高压科学领域中的一个重要课题.为此,在100 GPa范围内,通过第一性原理方法计算了BaF₂晶体的吸收谱以及在532 nm处的折射率.结果表明:1)压力和结构相变因素不会引起BaF₂晶体在可见光区域出现光吸收;氟和钡空位点缺陷的存在将使得BaF₂吸收谱的吸收边红移,但这些红移行为不会导致该材料在可见光区域内出现光吸收的现象,由此可以初步推测,BaF₂晶体有成为冲击窗口材料的可能. 2) BaF₂的折射率在其三个结构相区都随压力的增大而增大,并且BaF₂的高压相变也使得其折射率升高;钡空位点缺陷的存在将导致其折射率减小,而氟空位点缺陷却引起其折射率增加.     

Electronic and structural properties of N-vacancy in AlN nanowires: A first-principles study

The stability and electronic structures of AlN nanowires with and without N-vacancy are investigated using firstprinciples calculations.We find that there is an inverse correlation between formation energy and diameter in ideal AlN nanowires.After calculating the formation energies of N-vacancy at different sites in AlN nanowires with different diameters,we find that the N-vacancy prefers to stay at the surface of the nanowires and it is easier to fabricate them under Al-rich conditions.Through studying the electronic properties of AlN nanowires with N-vacancies,we further find that there are two isolated bands in the deep part of the band gap,one of them is fully occupied and the other is half occupied.The charge density indicates that the half-fully occupied band arises from the Al at the surface,and this atom becomes an active centre.     

高压下BaLiF3晶体光学性质的第一性原理研究

本文采用第一性原理方法, 在190 GPa的压力范围内, 计算了BaLiF3理想晶体和含空位点缺陷晶体的光学性质. 吸收谱数据表明, 压力因素不会导致BaLiF3晶体在可见光区有光吸收的行为. 空位点缺陷的存在会使得BaLiF3的吸收边红移(其中氟空位点缺陷引起的红移最显著) , 但这些红移不会导致它在可见光区内出现光吸收的现象. 波长在532 nm处的折射率数据显示, BaLiF3的折射率将随压力升高而增大. 氟空位点缺陷将导致BaLiF3的折射率增大, 但钡空位点缺陷和锂空位点缺陷的存在对其基本没有影响. 本文预测, BaLiF3晶体有成为冲击光学窗口材料的可能.     

Linear and nonlinear optical properties of strained GaN/AlN quantum dots: Effects of impurities,radii of QDs,and the incident optical intensity

The linear and nonlinear optical properties of cylinder GaN/AlN quantum dots with strain effects and impurity are investigated by taking into account the effects of the deformation potential and piezoelectric potential on the conduction band edge. The results are presented as a function of photon energies and QD radii. The optical absorption spectrum and refractive index changes have a blueshift in the presence of the impurity. With increasing distance of the impurity’s position along the growth direction, the peak values of the refractive index changes decrease and shift to higher photon energy. When the sizes of the QDs increase, redshift effects are observed and the relative amplitudes diminish. It can be found that the nonlinear effect becomes obvious with increase of the incident optical intensity. Then there is a “hole-burning” in the absorption coefficient spectra and two new peaks will appear in the total refractive index change spectrum when the optical intensity becomes larger enough. Finally it can be concluded that the intensity of the incident light and the position of the impurity play an important role in the linear and nonlinear optical properties.