鈮酸鋰晶體結(jié)構(gòu)與光學性能的密度泛函理論計算.pdf

1、本文采用密度泛函理論-平面波贗勢方法對理想鈮酸鋰晶體、鈮酸鋰晶體氧空位缺陷及摻雜鈮酸鋰晶體的電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)進行了探討，揭示其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關系。
　　建立了理想鈮酸鋰晶體的結(jié)構(gòu)模型，并對體相進行測試，確定了一組計算參數(shù)：cutoff、k-point、贗勢、泛函。對理想鈮酸鋰晶體能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度的計算結(jié)果表明：價帶主要由O2p軌道組成，導帶主要由Nb4d軌道組成，O2p和Nb4d軌道在價帶和導帶均有很多的交疊，形成較強的共價鍵

2、；對光學性質(zhì)的計算結(jié)果表明，沿晶體不同的極化方向呈現(xiàn)明顯的各項異性效應，且介電方程虛部各峰的歸屬與原子軌道間的躍遷有密切關系。
　　對三種不同的鈮酸鋰晶體氧空位模型結(jié)合能的計算結(jié)果表明，鈮酸鋰晶體中存在氧空位缺陷在能量上是不利的。對鈮酸鋰晶體氧空位的能帶、態(tài)密度、電子布居和光學性質(zhì)的研究表明，與理想鈮酸鋰晶體相比，鈮酸鋰晶體氧空位帶隙降低，鈮原子的4d軌道分裂也不明顯，在高能范圍內(nèi)吸收系數(shù)也略有降低，這表明氧空位的存在對鈮酸鋰晶體

3、的電荷分布產(chǎn)生一定影響，從而導致電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)也發(fā)生變化。
　　對Mg2+、Fe2+、Fe3+摻雜鈮酸鋰晶體的電子結(jié)構(gòu)（能帶、態(tài)密度、電子布居）和光學性質(zhì)進行了計算。結(jié)果表明，Mg2+的摻入對帶隙的影響很小，且Mg2+的摻雜對鈮酸鋰晶體的光學性質(zhì)在低能范圍影響較小，在高能范圍吸收峰出現(xiàn)差異，這主要由于Mg2+的摻入而引入附加態(tài)所致。Fe2+和Fe3+的摻雜均在0eV附近有細窄能帶，主要是Fe3d軌道的貢獻，且晶體最高占據(jù)軌道為