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.     

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.     

Lu_2O_3晶体在高压下的光学性质第一性原理研究

本文采用第一性原理方法,计算了Lu_2O_3(氧化镥)的理想晶体和含氧、镥空位点缺陷晶体在100 GPa压力范围内的光吸收谱和折射率性质.结果表明:在100 GPa范围内, Lu_2O_3理想晶体在可见光及红外光区不具有光吸收现象,空位点缺陷的存在将导致吸收边红移,其中氧空位点缺陷引起的红移行为更显著,但这些吸收边仍未进入可见光区的高波段. 532 nm处的折射率数据表明,在立方结构和单斜结构相区, Lu_2O_3晶体的折射率随压力的增加而增大,高压结构相变以及氧、镥空位的存在也会使得折射率增大.结合温度效应分析推测, Lu_2O_3晶体在近红外区有可能透明.     

高压下LiNbO_3晶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法研究了外界压强对LiNbO_3晶体态密度,能带结构,电荷密度以及光学性质的影响.能带结构计算表明,价带顶主要由O-2p和Nb-4d态电子贡献,导带底主要由Nb-4d态电子贡献,且带隙随着压强的增加而线性增大.利用复介电函数计算了LiNbO_3晶体在不同压强下光学性质的折射率、反射率、吸收函数,能量损失函数以及光电导率.研究发现:外界压强大于10GPa时,静态折射率保持不变,随外界压强的增加,反射率、吸收函数以及光电导率区间有一定程度的拓宽,损失函数峰发生"蓝移".研究表明,外界高压可以有效调控LiNbO_3晶体的电子结构和光学性质,为LiNbO_3晶体的高压应用提供了有益的理论依据.     

高压下LiNbO3晶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法研究了外界压强对LiNbO3晶体波态密度,能带结构,电荷密度以及光学性质的影响.能带结构计算表明,价带顶主要由O-2p和Nb-4d态电子贡献,导带底主要由Nb-4d态电子贡献,且带隙随着压强的增加而线性增大.利用复介电函数计算了LiNbO3晶体在不同压强下光学性质的折射率、反射率、吸收系数,能量损失函数以及光电导率. 研究发现：外界压强大于10Gpa时,静态折射率保持不变,随外界压强的增加,反射率、吸收函数以及光电导率区间有一定程度的拓宽,损失函数峰发生“蓝移”.研究表明,高压可以有效调控LiNbO3晶体的电子结构和光学性质,为LiNbO3晶体的高压应用提供了有益的理论依据.     

高压下CaF_2结构相变和光学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了在压力作用下CaF2的结构相变和光学性质。结果证实了CaF2的压致结构转变的顺序是从氟石结构(空间群Fm3m)转变到PbCl2型结构(空间群Pnma),然后继续转变为Ni2In型结构(空间群P63/mmc)。在Fm3m和Pnma两种结构中,电子带隙随着压力的增加而增加,而在P63/mmc结构中,带隙随着压力的增加开始下降。实验结果显示,直到210 GPa,CaF2没有发生由绝缘体到金属的转变。据此推测,CaF2的金属化压力高于300 GPa。还讨论了压力对CaF2光学性质的影响。     

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.     

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.     

Cu,Fe掺杂LiNbO_3晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理对Cu,Fe单掺及共掺LiNbO_3晶体的电子结构和光学性质进行了计算.结果显示:Cu,Fe单掺杂LiNbO_3晶体禁带内均产生了杂质能级,主要由Cu3d,Fe3d轨道及O 2p轨道贡献;共掺LiNbO_3晶体禁带内出现了双能级结构,深能级由Cu3d和O2p轨道贡献,浅能级由Fe3d和O2p轨道贡献.Cu,Fe单掺和共掺LiNbO_3晶体带隙依次缩小,在可见光区的光吸收明显增强.共掺LiNbO_3在445和630nm左右分别表现出一个宽吸收峰,比单掺LiNbO_3晶体表现出更好的光吸收性质.研究表明,Fe占Nb位比Fe占Li位的双掺样品在双光存储应用中更有优势;同时,浓度比[Fe2+]/[Fe3+]值的适当降低有助于这种优势的形成.     

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.     

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.     

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.     

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.     

相变及空位缺陷对AlN在高压下光学性质的影响

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法, 计算了AlN理想晶体和含铝、氮空位点缺陷晶体在100 GPa压力范围内的光学性质. 波长在532 nm处的折射率计算结果表明：AlN从纤锌矿结构相转变为岩盐矿结构相将导致其折射率增加; 铝空位缺陷将引起AlN岩盐矿结构相的折射率增大, 而氮空位缺陷却导致其折射率降低. 能量损失谱计算数据指明：结构相变使得AlN能量损失谱蓝移、主峰峰值强度增强;铝和氮空位缺陷将导致AlN岩盐矿结构相的能量损失谱主峰进一步蓝移、峰值强度再次增强. 计算预测的结果将为进一步的实验探究提供理论参考.