稀土Ce^(3+)/Eu^(2+)离子和点缺陷发光性质的第一性原理研究EI北大核心CSCD

近年来,国内外研究者们开展了一系列关于无机荧光粉中稀土离子和点缺陷发光性质的第一性原理研究。本文简要介绍作者与合作者们在该研究领域开展的工作与取得的结果。首先,简要介绍稀土发光材料第一性原理研究常用方法,主要包括:基于密度泛函理论和超单胞模型的点缺陷计算以及基于波函数多组态相互作用的激发态计算。然后,从点缺陷的热力学稳定性与发光机理研究以及稀土离子4f→5d跃迁模拟与激发光谱指认两个方面,详细阐述了第一性原理计算在Ce^(3+)和Eu^(2+)离子掺杂荧光粉中的具体应用。最后,对稀土发光材料的第一性原理计算研究领域的机遇和挑战进行了简要总结。     

第一性原理和热力学计算预测a-Al_2O_3中缺陷的稳定性

基于第一性原理中的密度泛函理论(DFT)和热力学计算方法,利用VASP软件包和GULP程序,计算了a-Al_2O_3晶体的能带结构,并考虑振动熵对晶体中本征点缺陷的形成能的贡献,预测了不同温度和氧分压条件下a-Al_2O_3晶体中点缺陷的稳定性.缺陷热力学跃迁能级的计算表明,Al_i是浅施主能级,V_(Al)(除2-/3-之外)都是浅受主能级,这些浅热力学跃迁能级在价态的转换上比较容易.通过分析振动熵随温度变化情况,考虑振动熵对缺陷形成能的贡献是必要的,它使铝填隙和氧填隙的缺陷形成能增大,氧空位和铝空位的缺陷形成能减小(尤其在高温条件下).本文讨论了以费米(Fermi)能级、温度和氧分压为函数变化的最稳定点缺陷三维分布图,以便更清晰、直观地掌握晶体中稳定点缺陷随Fermi能级、温度和氧分压变化的分布关系.     

Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶低温光致发光谱研究（英文）SCIEI北大核心CSCD

采用熔体法生长Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶时,不同的生长条件及热经历过程会导致生长态晶体材料中,占主导的点缺陷类型存在较大的差异,进而影响了晶体的物理性能及器件的使用。低温光致发光(PL)谱作为一种无损检测方法,可以用于研究不同条件下生长的Ⅱ-Ⅵ族碲化物体单晶中的点缺陷和杂质的能级状态。对比富Te条件下生长的未掺杂ZnTe和CdTe晶体在8.6 K下的PL谱可以发现,电阻率较低的p型ZnTe晶体,其PL谱中,电子到中性受主复合发光峰(e,A^0)强度高于施主-受主对复合发光峰(DAP),而高电阻率阻n型CdTe晶体则刚好相反,这可能是由于生长速率及降温过程的热经历不同导致占主导的本征点缺陷类型不同造成的。按化学计量比生长的未掺杂CdZnTe晶体,其PL谱中自由激子发光峰(D^0,X)占主导,而(e,A^0)峰强度高于DAP峰,变温PL谱测试表明当温度高于15 K时,(e,A^0)峰与DAP峰逐渐叠加在一起。In掺杂导致在富Te条件下生长的CdZnTe晶体的PL谱中产生明显的A中心复合发光峰,与导带的能量差约为0.15 eV,主要与In补偿Cd空位形成的复合体[In_(Cd)^+V_(Cd)^(2-)]^-有关,且其强度与In掺杂元素的含量成正比。     

高能电子照射对金刚石中缺陷电荷状态的影响

金刚石经电子辐照后会形成大量的点缺陷, 而这些缺陷很多都是带有电荷的. 提出一种用于研究缺陷电荷状态的新思路, 即利用扫描电子显微镜(SEM)的高能电子照射辐照区域, 通过比较SEM 照射前后的低温光致发光光谱, 为缺陷电荷状态的确定提供了一些依据. 关键词： 金刚石 点缺陷 电荷状态     

绳波演示仪

在"波的形成和传播"这节课中,绳波的演示给教学带来极大的困难.对该实验研究后,发现该实验主要有以下几点缺陷,一是机械能损失大,振幅衰减快,波速快,波形差;二是反射波干扰入射波;三是可视性差.为了解决以上矛盾,我们设计制作了"绳波演示仪",具体制作和使用方法如下.     

点缺陷对 L12-Al3Li金属间化合物热力学性能的影响

运用基于第一性原理的平面波赝势法研究了L12-Al3Li金属间化合物中Li原子空位和Al原子反位缺陷对Al3Li热力学性能的影响,结果表明：Al反位缺陷易与周围原子形成局域共价键,使晶体体积增大,而Li空位缺陷却减小了晶体体积。Li空位缺陷使L12-Al3Li的硬度增加,延展性降低,德拜温度值升高。Al反位缺陷降低了晶体的硬度,增加了延展性,降低了德拜温度值。在德拜温度以下,Li空位缺陷减小了L12-Al3Li的热容, 而Al反位缺陷使晶体热容增大。晶格畸变对L12-Al3Li晶体的热力学性能有重要影响     

非线性光学晶体LiBX_2(B=Ga,In;X=S,Se,Te)的研究

LiBX2(B=Ga,In;X=S,Se,Te)晶体具有宽的透光波段、足够大的双折射率、高的激光损伤阈值和小的双光子吸收系数等特性,是目前最具发展前景的中红外波段频率转换材料之一。本文从晶体结构入手,重点介绍了LiBX2晶体的光学性能、缺陷结构及晶体应用的最新研究成果。LiBX2晶体在二次谐波(SHG)相位匹配、差频产生(DFG)、光学参量放大(OPA)和光学参量振荡(OPO)等方面具有重要的应用前景。通过对晶体的透过光谱、吸收光谱、光致发光光谱和电子辐照的研究可以确定缺陷类型、缺陷浓度及最佳退火温度,分析晶体颜色与晶体组成和缺陷的关系。最后,提出LiBX2晶体今后应重点开展的研究方向,即获得更高光学质量的大尺寸晶体、降低晶体残余吸收和设计性能优良的抗反射膜(AR)。     

Mechanical Behavior of Nanometer Ni by Simulating Nanoindentation

An indentation simulation of the crystal Ni is carried out by a molecular dynamics technique （MD） to study the mechanical behavior at nanometer scales. Indenter tips with both sphere shape and conical shape with 60° cone angle are used, and simulation samples with different crystal orientations are adopted. Some defects such as dislocations and point defects are observed. It is found that nucleated defects （dislocations, amorphous atoms） are from the local region near the pin tip or the sample surface. The temperature distribution of the local region is analyzed and it can explain our MD simulation results.     

Interaction of point defects with twin boundaries in Au： A molecular dynamics study

The molecular dynamics simulation technique with many-body and semi-empirical potentials （based on the embedded atom method potentials） has been used to calculate the interactions of point defects with （1 1 1）, （1 1 3）, and （1 2 0） twin boundaries in Au at different temperatures. The interactions of single-, di-, and tri-vacancies （at on- and off-mirror sites） with the twin interfaces at 300 K are calculated. All vacancy clusters are favorable at the on-mirror arrangement near the （1 1 3） twin boundary. Single- and di-vacancies are more favorable at the on-mirror sites near the （1 1 l） twin boundary, while they are favorable at the oft-mirror sites near the （1 2 0） twin boundary. Almost all vacancy clusters energetically prefer to lie in planes closest to the interface rather than away from it, except for tri-vacancies near the （1 2 0） interface at the off-mirror site and for 3.3 and 3.4 vacancy clusters at both sites near the （1 1 1） interface, which are favorable away from the interface. The interaction energy is high at high temperatures.