含氧空位SrTiO3晶体电子结构研究

运用CRYSTAL-09软件计算得到了完整和含氧空位的SrTiO3晶体的电子态密度分布、能带结构和电荷密度分布。本文先通过分析完整SrTiO3晶体的电子结构,确定晶体化学键的组成。通过分析含氧空位的SrTiO3晶体的电子结构,发现禁带中出现一条新的缺陷带,缺陷带属于Σ轨道。通过缺陷能级的分析,结果表明SrTiO3晶体中2.4 eV的发光带可能是由Σ*-Σ之间的跃迁产生。     

第一原理研究氧空位对BaTiO3晶体的电子结构和光学性质的影响

根据密度泛函理论,采用模拟计算软件CASTEP计算了含有氧空位钛酸钡晶体的电子结构和光学性质.结果表明,氧空位的存在没有在禁带中引入缺陷能级,但氧空位的存在对晶体的光学性质产生显著的影响.并得到氧空位的存在将引起钛酸钡晶体出现440～450 nm吸收峰的结论.     

La掺杂氧空位的α-Bi2O3电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于第一性原理的方法研究了本征α-Bi₂O₃、La掺杂、氧空位掺杂和共掺杂体系的电子结构与光学性质,以期获得性能比较优异的α-Bi₂O₃光催化材料。研究结果表明：掺杂后,体系结构变形较小,其中氧空位(V_O)掺杂和La-V_O共掺杂体系的禁带宽度价带和导带同时下移且在禁带中引入杂质能级,说明掺杂可以减小电子从价带激发到导带所需能量,有利于电子的跃迁。特别是相对于氧空位单掺杂,La-V_O共掺杂使杂质能级向导带底靠近,这个倾向可能使该复合缺陷成为光生电子捕获中心的概率大于成为光生电子-空穴对复合中心的概率;同时,La-V_O共掺杂导致导带底附近的能带弯曲的曲率增大即色散关系增强,从而降低了电子的有效质量,加速电子的运动,因此,La-V_O共掺杂能大幅改善光生电子-空穴对的有效分离。另一方面La-V_O共掺杂在显著扩展可见光吸收范围的同时,还极大地增强了可见光吸收强度。因此,La-V<...     

PbWO4晶体中铅氧空位对对晶体光学性质的影响

本文利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,按照能量最低原理采用共轭梯度方法,对含铅氧空位对的PbWO4晶体进行结构优化处理.在此基础上,计算了含铅氧空位对的PbWO4晶体的电子结构、复数折射率、介电函数及吸收光谱,并与完整的PbWO4晶体进行了比较.结果表明:PWO晶体中铅氧空位对的存在对PbWO4晶体的光学性质没有显著的影响.     

立方相KNbO3晶体本征空位点缺陷的电子结构研究

利用第一性原理从头计算方法对立方相KNbO3晶体的肖特基缺陷的稳定性、能带结构、电子态密度和磁性性质进行了研究.发现含本征点缺陷的KNbO3体系结构稳定;K,Nb空位诱导KNbO3缺陷晶体产生铁磁性;O空位则无此性质.K空位诱导KNbO3缺陷晶体磁性源于O原子2p轨道退简并;Nb空位诱导KNbO3缺陷晶体磁性源于O-2p电子极化.     

空位缺陷对锯齿型硅纳米带电子结构和磁性的影响

基于密度泛函理论,采用广义梯度近似下的第一性原理投影缀加波赝势方法,系统的研究了单空位(双空位)缺陷对锯齿型硅纳米带电子结构和磁性的影响.结果表明:不同位置的单原子空位(双原子空位)锯齿型硅纳米带,结构弛豫后,都能得到一个九边环(八边环),同类缺陷更容易在锯齿型硅纳米带的边缘区域形成;与完整的锯齿型硅纳米带相比,中心位置含空位缺陷(单原子或双原子空位)的锯齿型硅纳米带由原有的反铁磁半导体转变为反铁磁金属;非中心位置含空位缺陷(单原子或双原子空位)的锯齿型硅纳米带则具有铁磁态金属性, 在远离缺陷的纳米带边缘硅原子上局域的分布着差分电荷密度,这使得锯齿型硅纳米带在自旋电子学领域拥有可观的应用前景.     

BaMgF4晶体电子结构及光学性质的第一性原理研究

运用CASTEP软件计算了完整的BaMgF4晶体的电子结构、介电函数和吸收光谱.采用剪刀算子进行修正,根据实验结果和计算结果比对,确定剪刀算子值为4.77 eV.计算结果显示完整的BaMgF4晶体在14.203～14.475 eV和21.480～21.767 eV两个区间有很明显的吸收峰,吸收边为10.337 eV,对应BaMgF4晶体的本征吸收边125 nm,计算结果与实验结果基本一致.     

晶体LiCl∶Ni2+局域结构、吸收光谱和电子顺磁共振谱的研究

采用半自洽场自由Ni2+的3d轨道模型以及点电荷-偶极子模型,利用完全对角化方法,建立了LiCl∶Ni2+晶体的D2h对称局域结构与吸收光谱、电子顺磁共振谱之间的定量关系,统一解释了LiCl∶Ni2+晶体的局域结构与吸收光谱、电子顺磁共振谱,确定了实验中测得的零场分裂D、E的符号,预测了实验中未测得的LiCl∶Ni2+晶体的精细吸收光谱.理论计算结果与实验观测值符合得很好.     

空位浓度对纤锌矿CdS电子结构和光学性质影响的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,采用第一性原理研究了含Cd空位缺陷CdS和含S空位缺陷纤锌矿CdS的几何结构、能带结构、电子态密度及光学性质。通过计算分析可知,含Cd空位缺陷的CdS体系均为p型半导体,含S空位缺陷的CdS体系跃迁方式均由直接跃迁变为间接跃迁。Cd、S空位缺陷的CdS体系的态密度总能量降低。空位CdS体系相较于本征CdS体系的静介电常数均有提高,并随着空位浓度的增大而增大,Cd空位缺陷体系更为明显,极化能力得到显著提升。空位Cd的CdS体系相较于本征CdS体系在红外波段存在明显的吸收,空位S的CdS体系相较于本征CdS体系在可见光波段存在明显的吸收。     

ZnAl2O4的电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对ZnAl2O4的能带结构、态密度、布居分布及光学性质进行了理论计算。结果表明:ZnAl2O4为直接带隙半导体,能带宽度为3.91 eV;价带主要由O2p态和Zn3d态构成,导带主要由Al3s,3p态构成;ZnAl2O4为离子和共价兼有的化合物;并利用计算的能带结构和态密度分析了ZnAl2O4材料的复介电函数,光电导率,折射率以及消光系数等光学性质。且静态介电函数ε1(0)=3.35,静态折射率n0=1.83。     

BaWO4多晶料的合成与优质单晶的生长

以99.99;的BaCO3和WO3为原料通过固相反应直接合成BaWO4多晶料,采用提拉法沿a轴和c轴均可生长出φ22mm×80mm的无色透明的BaWO4单晶.X射线粉末衍射实验确定所获BaWO4晶体的结构属于四方晶系,空间群I41/a.通过浮力法测得其密度为6.393g/cm3.用莫氏硬度计测得BaWO4晶体的莫氏硬度为4.用V型棱镜法测得BaWO4晶体的折射率在1.84左右.     

PbWO4晶体的太赫兹光谱

测量了室温下钨酸铅(PbWO4,PWO)晶体在0.1～3 THz的太赫兹时域光谱.分析表明:在0.2～0.9THz范围内,晶体的吸收系数小于30 cm-,有较好的透射性,在0.4 ～0.6 THz有一个较弱的泛频共振吸收峰;折射率在2～6之间变化,0.36 ～0.9 THz是一个明显的反常色散区域;根据光学常数之间的关系,计算得到介电函数曲线,介电函数实部值在4 ～38之间变化,在0.36 THz处有明显的突变尖峰;介电函数虚部随频率升高从0.7下降到0.3.     

Zn3BPO7晶体的THz和红外吸收光谱

本文研究了Zn3BPO7(ZBP)晶体的THz时域光谱以及从中红外到远红外的吸收光谱,以及6.6 cm-1 (0.2 THz)～4000 cm-1宽频段的红外光谱光学性质.THz吸收光谱表明晶体在0.5～1.2 THz有较好的透射性质,在1.7 THz和2.5 THz分别存在一个泛频共振峰和基频共振峰,并且折射率稳定.在远红外区(100～2700 cm-1)晶体的透射率极小,几乎接近于零.在中红外波段(2700～4000 cm-1)晶体具有较好的透射性质.50～4000 cm-1波段的吸收规律表明ZBP晶体具有做成特定波段滤波器的潜力.     

超硬B-C-N化合物晶体和电子结构的第一性原理研究

基于第一性原理,利用密度泛函理论(DFT)在广义梯度近似(GGA)下的从头计算平面波超软赝势方法,从超硬材料BeCN2的结构(I-42d)出发,设计了B-C-N三元化合物,计算了弹性常数、声子谱、态密度、理论维氏硬度和高压下的物性变化.结果表明:四方结构B-C-N三元化合物有B2CN、BC2N和BCN2三种不同晶胞,其中BC2N力学稳定性和动力学稳定性较好.BC2N体积模量高达338 GPa,晶体结构中存在金属键,具有很强的共价键.BC2N的维氏硬度为49.0 GPa,属于超硬材料.压缩率低于超硬材料cg-CN,杨氏模量、体积模量、剪切模量和泊松系数均随外压的增大而增大,反映出结构的刚性、抗横向、切向及纵向形变能力增强.     

掺钕KGW激光晶体的各向异性吸收光谱及其上转换发光

在室温下测量了掺钕钨酸钾钆(Nd3 ∶KGW)晶体三个晶轴方向的吸收光谱,其吸收谱带强度明显显示各向异性。将Judd-O felt(J-O)理论进行修正,使其扩展应用于处理各晶轴方向的吸收光谱,计算出三个晶轴方向的各光谱带吸收系数、电偶极跃迁振子强度,其结果说明了Nd3 :KGW吸收光谱存在着各向异性。同时还研究了该材料在812nm激发下的上转换荧光特性,观察到较强的蓝色荧光。     

Infrared Absorption Spectra of CdIn2Te4

Transmittance and reflectance spectra of CdIn₂Te₄ are measured in the wavenumber range from 200 to 4000 cm^–1. In the range from 200 to 400 cm^–1 the spectra are governed by two-phonon combination mode absorptions. In the wavenumber range above 400 cm^–1 absorption coefficients below 1 cm^–1 and a constant reflectivity of about 0.21 are found.     

第一性原理研究氧化锌晶体的电子结构和光学性质

为了研究氧化锌晶体的光学性质,本文采用密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)下的平面波赝势法计算了氧化锌晶体的电子结构、复数折射率、介电函数、光电导谱和吸收光谱.介电函数的虚部、吸收光谱、折射率等它们的峰值位置存在一一对应关系,这表明了它们之间存在着内在的联系,它们都与电子从价带到导带的跃迁吸收有关,这为从物理本质上理解氧化锌晶体的光学性质提供了重要的依据.计算结果与实验结果吻合得很好.