类铷等电子序列双电子复合过程的理论研究

基于全相对论组态相互作用理论的(FAC程序包,详细计算了类铷等电子序列离子双激发态(4s~24p~64d~1)-1nln'l'n=4,5,6,n',≤23,l'≤12)7个离子(Sb~(14+),Te~(15+),Xe~(17+),Tb~(28+),Hf~(35+),W~(37+),Au~(42+))的双电子复合(Dielectronic reombination DR)速率系数,并用能级到能级的方法外推到n'=1 000.分别研究了激发通道和辐射通道、共振稳态跃迁(RS)和非共振稳态跃迁以及辐射跃迁到可自电离态及随后的级联退激(,DAC)对DR速率系数的贡献,分析了各种效应随着原子序数(Z)的变化规律.研究表明RS+NRS随着Z的增大对速率系数的影响越来越大,而DAC的贡献随着Z的增大越来越小,对于Au~(42+)离子(Z=79),其贡献在,50 000 eV处最大,达到14.36%,仍不可忽略.最后,总结了这7个离子总的DR速率系数的规律.为了便于使用对7个离子总的DR速率系数进行了参数拟合,得到了适用于类铷等电子序列的适用于中高温区域的一个经验拟合公式.     

W~(40+)离子双电子复合速率系数的理论研究

利用基于全相对论组态相互作用理论的FAC程序包,详细研究了类硒W40+离子从基组态3s23p63d104s24p4俘获一个电子形成双激发态(3s23p63d104s24p4)-1 nln′l′(n=4~6,n′=4~100)的双电子复合(DR)过程.通过对不同壳层电子激发的DR速率系数的比较,得到了主要的电子激发DR通道,并且发现由4p电子激发的DR速率系数对总DR速率系数有重要贡献.在1~5×104 eV温度范围内,计算得到了n′=4~16的DR速率系数,并外推到n′=100,进而得到总DR速率系数.给出了Δn=0,1,2三类芯激发对总DR速率系数的贡献,发现对总DR速率系数的主要贡献来自于Δn=0,1的芯激发.对总DR速率系数和辐射复合(RR)以及三体复合(TBR)速率系数进行了比较,发现DR速率系数在研究的温度范围内远大于TBR和RR速率系数.为了方便应用,对总DR速率系数进行了参数拟合.     

类钯Xe8+离子DR速率系数的理论计算

详细研究了温度在0.1～1650eV范围内类钯Xe8+离子的DR过程.详细计算了4d、4p和4s壳层电子激发到4f和5l壳层的DR速率系数,通过比较4d、4p和4s壳层电子激发的DR速率系数,发现在中低温时,4d电子激发的DR速率数最大,在高温时,内壳层4p和4s电子激发对总DR速率系数有重要的贡献.     

类铑等电子序列双电子复合的理论研究

基于全相对论组态相互作用理论的FAC程序包,详细计算了类铑等电子序列10个离子(Sn~(5+),Sb~(6+),Te~(7+),Xe~(9+),Gd~(19+),Tb~(20+),W~(29+),Re~(30+),Au~(34+),Tl~(36+))的双电子复合(Dielectronic recombination, DR)速率系数,研究了激发通道和辐射通道,共振稳态跃迁、非共振稳态跃迁和辐射跃迁到可自电离态及随后的级联退激对双电子复合的贡献,分析了各种效应随原子序数的变化规律.结果表明,级联退激的贡献随着原子序数的增大越来越小,至Tl~(36+)离子(Z=81),其贡献在4 000 eV处有19.98%,仍不可忽略.仅考虑共振稳态跃迁和非共振稳态跃迁贡献计算值与又考虑了级联退激贡献计算值的偏差在13.40%以内.为了方便使用,对得到的总DR速率系数进行了参数拟合.并且总结了总的DR速率系数的规律,得到了适用于类铑等电子序列中高温处的一个经验拟合公式.     

Au离子双电子复合速率系数的理论研究

利用全相对论组态相互作用理论方法,研究了Au33+离子由基态俘获一个电子形成双激发态(3d104s24p64d10)-1nln'l'(n=4~6,n'=4~15)的双电子复合(DR)过程。分析考虑了双激发态j=4d94f15p级联辐射退激到末态f=4d94fn'l'(n'=9,12.l'=0,2),可知DAC效应对DR速率系数有不可忽略的影响。研究分析了4d电子激发到不同壳层的DR速率系数以及在综合了分析得到对Au33+离子DR过程有明显贡献的各种因素后,进一步得到了总DR速率系数。     

类氖W64+离子基态双电子复合过程的细致能级计算

本文使用相对论组态相互作用方法计算了0.1E₁≤kT_e≤10E₁（E₁是类钠钨离子的第一电离能E₁=7129.5 eV）温度范围内类氖W⁶⁴⁺离子基态双电子复合（DR）速率系数.类氖W⁶⁴⁺离子基态DR过程需要考虑（2s2p）⁷3ln′l′,（2s2p）⁷4l4l′以及（2s2p）⁷4l5l′双激发自电离组态.对于（2s2p）⁷3ln′l′双激发自电离组态,轨道角量子数l′>8的（2s2p）⁷3ln′l′组态对双电子复合速率系数的贡献可以忽略不计;（2s2p）⁷3ln′l′组态双电子激发自电离态的高里德堡态对双电子复合速率系数的贡献满足n′^-3组态-组态外推法.对细致计算得到的类氖W⁶⁴离子基态DR总速率系数进行了拟合,得到W⁶⁴⁺离子基态在0.1E₁≤kT_e≤10E₁温度范围内的总DR速率系数随电子温度变化的经验公式.     

类氖氙离子基态的双电子复合过程研究

使用相对论组态相互作用方法计算了电子温度在0.01EI≤kTe≤10EI(EI=3332eV,是类钠Xe43+离子的第一电离能)范围内基态类氖Xe44+离子的双电子复合(DR)速率系数。对类氖Xe44+离子基态DR过程贡献最大的是(2s2p)73ln′l′双激发自电离组态,对总DR速率系数的贡献略大于90％,其中最主要的贡献来自(2s2p)73l3l′,(2s2p)73l4l′组态,占总速率系数的70％以上。对于通过(2s2p)73ln′l′类钠氙离子双激发自电离组态的双电子复合过程,l′>8的贡献可以忽略,n′>12的贡献满足n′-3组态-组态外推法则。     

Gd~(19+)离子双电子复合速率系数的理论研究

基于全相对论组态相互作用理论,详细计算了类铑钆离子的双电子复合(DR)速率系数;研究分析了内壳层电子激发、辐射通道和级联退激对DR速率系数的影响,以及DR速率系数随高n电子轨道角动量的变化.结果表明,内壳层4p电子激发以及级联退激对DR速率系数的贡献不可忽略.对双电子复合、辐射复合以及三体复合速率系数做了比较,在温度大于1eV时,双电子复合速率系数都大于辐射复合和三体复合速率系数,相应的DR过程对于等离子体离化态分布和能级布居以及光谱模拟都极为重要.同时,对基态和第一激发态的DR速率系数进行了参数拟合.     

类氖和类钠钨离子LMM双电子复合过程的研究

基于相对论组态相互作用理论方法,系统研究了类氖和类钠钨离子的LMM双电子复合过程(DR).考虑了电子关联效应、Breit相互作用、QED等效应,计算给出了LMM-DR过程相关的W63+,W62+离子单、双激发态的能级和相关的辐射、Auger几率,以及DR过程的强度和截面.基于理论计算,对Tokyo-EBIT实验测得的1.0~5.0keV能区的X射线谱进行了模拟和分析,理论计算很好地模拟并标识出了实验谱中来自W64+和W63+离子的共振峰.     

I~(51+)离子的KLn双电子复合过程研究

使用相对论组态相互作用方法计算类氦I离子的KLn双电子共振强度、速率系数.双电子复合共振强度随着n的增加迅速降低.对于同一个双激发态,通过内壳层衰退的双电子复合共振强度和速率系数高于通过外壳层衰退的双电子复合共振强度和速率系数.通过内壳层2p电子辐射衰退的通道1s2pnl-1s2nl是最主要的KLn双电子复合辐射衰退通道.1s2pnl-1s2nl辐射衰退通道中对双电子复合速率系数贡献最大的是1s2p2-1s22p辐射衰退通道.1s2p2-1s22p辐射衰退通道的双电子复合速率系数占1s2pnl-1s2nl辐射通道速率系数的70%.     

Sn5＋离子双电子复合速率系数

利用基于全相对论组态相互作用理论的Flexible Atomic Code （FAC）程序包,详细研究了Sn5离子的双电子复合（DR）过程.通过比较不同壳层电子激发的DR速率系数,得知4d,4p壳层电子激发是主要的DR通道.计算得到了俘获电子至不同壳层n的总DR速率系数,并外推到了n=100.     

InVO4电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛涵理论的全势线性缀加平面波(FP-LAPW)方法计算光催化材料InVO4的电子结构和光学常数.电子结构计算表明:InVO4价带顶由O-2p、V-3d和In-3d轨道电子杂化构成,导带底则是V-3d和In-5s空轨道组成的杂化带.光学常数计算表明:光吸收强度曲线在4.2 eV处的突出峰源于价带顶的O-2p电子向导带底V-dz2和V-dxy轨道的跃迁,4.6～7.9 eV范围内的吸收峰则对应于价带顶的O-2p电子向导带底杂化带的跃迁;而高能区的光吸收是材料深能级电子跃迁的贡献.折射系数计算结果显示InVO4为各向异性材料;介电常数虚部和能量损失曲线则表明声子对光催化有重要影响.     

关联效应对氖原子电子碰撞激发过程的影响

利用全相对论扭曲波方法,系统研究了各种碰撞能量时中性Ne原子基态2p6 1S0及亚稳态2p53s3P2到2p53l(l=s,p,d)精细能级的电子碰撞激发过程,并分析了电子关联效应对靶态能级、辐射跃迁几率及其电子碰撞激发截面的影响.结果表明,电子关联效应对低能区的碰撞激发截面的影响尤其显著,靶态计算中考虑更多来自高激发态的电子关联后,会导致低能区的碰撞激发截面降低,并在一定程度上消除了与实验测量结果的偏差.对于2p53s和2p53p激发态,本文在关联模型B下的计算结果与以往的实验和理论符合的比较好.但是,对于2p53d激发态,不同理论结果之间存在较大偏差需要实验和理论研究进一步检验.     

类锂离子Ni25+和Zn27+ 2p态的精细结构分裂

应用MCDF(multi-configuration Dirac Fock)方法计算了类锂离子Ni25+和Zn27+2p态的精细结构分裂,在计算中考虑了横光子相互作用、真空极化修正和自能修正对精细结构的影响。计算Ni25+和Zn27+离子2p态的精细结构分裂分别为177 512.60 cm-1和239 100.50 cm-1,与实验值相比误差分别为16.5 cm-1和13.7 cm-1。横光子相互作用和自能修正的贡献较大,而真空极化修正只有很小的贡献。     

Zn2SiO4电子结构及光学性质的第一性原理计算

使用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,对三斜结构的Zn2SiO4的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算.能带计算结果表明,Zn2SiO4是具有能隙为1.086 eV的直接带隙半导体;其价带主要是由Zn的3d态电子和O的2P态电子构成,导带在6.5～7.5 ev之间,起主要贡献的是Zn的3p和4s...     

Zn掺杂锐钛矿TiO2的电子结构及光学性质的研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对Zn掺杂锐钛矿TiO_2进行了结构优化,并对掺杂前后的能带结构、电子态密度和吸收光谱进行了计算。研究表明:Zn掺杂锐钛矿TiO_2体系为间接带隙半导体,在价带顶部引入了杂质能级,杂质能级主要由O-2p轨道和Zn-3d轨道贡献,杂质能级的引入增强了TiO_2对可见光区的响应,增大TiO_2的光吸收范围。实验结果表明:Zn掺杂使锐钛矿TiO_2吸收边红移,并能增强TiO_2的光电效应,可用于材料的光阴极保护。     

亚氟化银单晶体价带光电子谱及电子结构研究

本文首次给出以 He-I 共振线和 Mg-K。线激发而得到的 Ag_2F 单晶体全价带光电子谱。在 UPS 谱中发现三个显著的能带,从费米能级算起它们分别处于2.OeV4.6eV 以及6.OeV 附近,它们分别标志 F2p 态、Ag4d 态以及两态的混合.实验结果与最近的 LAPW 能带计算相比较表明,4d 带的计算结果相对于实验结果向较低的束缚能方向移动了约 leV,这表明 LAPW 计算中形成小椭球形费米面的第16号能带可能在费米能级之上,这对进一步研究该晶体的物理性质具有重要意义.     

Al掺杂的Ca2Si的电子结构和光学性质的研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法对Ca2Si和Al掺杂Ca2Si的能带结构、态密度和光学性质进行计算。结果表明Al掺杂引起了晶格结构畸变,晶胞体积增大;费米能级插入价带中,Al掺杂Ca2Si变为P型半导体,禁带由未掺杂时的0.26eV变为0.144eV,价带主要由Si的3p,Al的3p以及Ca的4s和3d共同贡献,导带主要由Si的3p态贡献;光学性质的结果显示,由于Al掺入,ε1（0）值增大,ε2(ω)向低能端移动,吸收系数、复折射率增大,反射率减小。     

Kr~(33+)离子1s~2nl(2≤n≤9,l=2,3,4)Rydberg系列精细结构的理论计算

采用多组态相互作用方法,构造了高离化Kr~(33+)离子1s~2 nl(l=p,d,f)态的波函数,并利用构造好的波函数,计算了Rydberg系列激发态的精细结构劈裂.为了得到高精度的计算结果,考虑了高阶相对论效应和量子电动力学(QED)效应对精细结构劈裂的贡献,得到计算结果与已有的其他理论结果符合得很好.     

Zn_2SiO_4∶Mn~(2+)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(DFT)理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法,对Zn2SiO4∶Mn2+的电子结构(能结构、态密度)和光学性质进行了理论计算。计算结果表明,Zn2SiO4∶Mn2+是一种间接带隙半导体,禁带宽度为2.934 eV;其能态密度主要由Zn-3d,O-2p和Si-3p决定;静态介电函数ε1(0)=2.82;折射率n0=1.75;吸收系数最大峰值为7.37×104cm-1;利用计算的能带结构和态密度分析了Zn2SiO4∶Mn2+材料的介电函数、反射谱、复折射率以及消光系数等光学性质,为Zn2SiO4∶Mn2+发光材料的设计与应用提供了理论依据。