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KDP晶体本征中性点缺陷的第一性研究
引用本文:王坤鹏,张建秀,房昌水,于文涛,王圣来,顾庆天,孙洵.KDP晶体本征中性点缺陷的第一性研究[J].强激光与粒子束,2005,17(10):1523-1527.
作者姓名:王坤鹏  张建秀  房昌水  于文涛  王圣来  顾庆天  孙洵
作者单位:山东大学 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
基金项目:国家863计划项目资助课题;山东省自然科学基金资助课题(Y2000F09)
摘    要: 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。

关 键 词:KDP晶体  点缺陷  缺陷形成能  第一性原理
文章编号:1001-4322(2005)10-1523-05
收稿时间:2005-03-30
修稿时间:2005-07-10

Research on the neutral native point defects in KDP crystals using first-principles theory
WANG Kun-peng,ZHANG Jian-xiu,FANG Chang-shui,YU Wen-tao,WANG Sheng-lai,GU Qing-tian,SUN Xun.Research on the neutral native point defects in KDP crystals using first-principles theory[J].High Power Laser and Particle Beams,2005,17(10):1523-1527.
Authors:WANG Kun-peng  ZHANG Jian-xiu  FANG Chang-shui  YU Wen-tao  WANG Sheng-lai  GU Qing-tian  SUN Xun
Institution:State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
Abstract:The formation energies and concentrations at room temperature of the various neutral native point defects in KDP crystals were studied using first-principles theory.The calculation results show that Hi may be the dominant point defect at room temperature in KDP.The formation energy of O vacancy(5.25 eV) is much higher than that of O interstitial(0.60 eV).Optical absorption center may be formed due to the O vacancy and may be responsible for the lowering of the damage threshold in KDP.K vacancy enlarges the volume of cavum surrounded by the eight O atoms to about 3.2%.VK defect may increase ionic conductivity and therefore laser-induced damage threshed decrease.
Keywords:KDP crystals  Point defects  Formation energy  First-principle theory
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