第一性原理計算探索沖擊壓縮下Al-,2-O-,3-電學、光學性質(zhì)變化和MgO電學性質(zhì)變化的機理.pdf

1、沖擊壓縮實驗觀察到Al2O3在131.2Gpa壓力附近出現(xiàn)了電導率突增陽光學透明性下降的實驗現(xiàn)象，以及MgO電導率在90Gpa附近的突增的反常現(xiàn)象。為了給這些現(xiàn)象以合理的解釋，本文運用第一性原理方法，結(jié)合CASTEP軟件，模擬了壓力下空位對Al2O3和MgO電子能帶結(jié)構(gòu)和光學吸收性質(zhì)的影響，以此探索沖擊壓縮下Al2O3和MgO光學和電學性質(zhì)變化的機理。 本部分的主要工作和結(jié)果和結(jié)論如下： 一：基于密度泛函理論，計算了空位

2、(V00、V0+1、V0+2、VA10、VA1-1、VA1-2)和氧間隙原子在不同情況下(同一壓力，不同類型空位；同一類型空位，不同空位濃度)對Al2O3電子能帶結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)的影響。 由分析得出的結(jié)論是： 1，V0+2價氧空位可能是導致實驗所觀測到的藍寶石光學透明性在130-172GPa范圍內(nèi)降低起因。 2，在131.2GPa壓力下，隨著+2價氧空位濃度的升高，會出現(xiàn)Al2O3的電導率逐漸升高和光學吸收邊藍移的

3、現(xiàn)象。 3，含間隙中性氧原子模型結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，氧、鋁間隙原子在高溫壓條件下很難在材料內(nèi)部保持。 4，推測在一定條件下空位濃度的聚集也有可能是引起Al2O3電導率增加的原因。 二：計算了MgO理想晶體在105GPa壓力范圍內(nèi)的電子能帶結(jié)構(gòu)，和90GPa壓力下氧空位對MgO能帶結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明： 1，壓力增加引起能隙的降低，不能解釋實驗上觀測到的氧化鎂電導率在90Gpa附近突增的現(xiàn)象； 2，中性氧空