铁的电子自旋相变对下地幔方镁铁矿光学性质的影响

本文采用第一性原理方法,计算了(Mg0.8125,Fe0.1875)O方镁铁矿理想晶体和含氧离子空位点缺陷晶体在下地幔压力范围内的光学性质.理想晶体吸收谱数据表明,与晶体场理论预测的结果一致,铁在高压下的电子自旋相变将导致方镁铁矿吸收光谱显著蓝移,从而使得近红外区域出现了透明的现象.然而,令人感兴趣的是,含空位缺陷晶体的结果与晶体场理论的结果有本质差别,却与实验观测一致:电子自旋相变将使得近红外区的吸收性显著增强.同时,含空位缺陷晶体的折射率结果显示,压力、波长以及电子自旋相变对下地幔方镁铁矿的折射率有较明显地影响.     

钼酸钙晶体中点缺陷的电子结构研究

运用以密度泛函理论为基础的相对论性离散变分方法(DV-Xα),模拟计算了完整的和含氧空位的钼酸钙(CaMoO_4)晶体的电子结构,得到了含有F、F~ 心的CaMoO_4晶体电子态密度分布以及它们可能产生的光学跃迁模式.计算结果表明,含F、F~ 心的CaMoO_4晶体的禁带宽度明显变窄,F、F~ 心的能级出现在禁带中,利用过渡态理论计算得到其向Mo的4 d轨道发生光学跃迁,跃迁能量值分别为1.93,2.03 eV.利用提拉法生长的CaMoO_4晶体呈现蓝色的本质原因是F、F~ 心在黄红区产生比较强的吸收.     

SrWO_4晶体中F型色心电子结构的研究

运用相对论的密度泛函离散变分法(DV-Xa)研究了SrWO4晶体中F型色心的电子结构.计算结果表明,F和F+心在禁带中引入了新的施主能级;从施主能级到导带底的电子跃迁能分别是1.858,2.14 eV,这分别与669,581 nm的吸收带相对应.由此说明SrWO4晶体中669,581 nm吸收带起源于晶体中的F和F+心.     

钨酸铅晶体中掺杂阳离子的计算机模拟

用缺陷化学方法讨论了Nd3 、Th4 、Sb5 掺杂PbWO4(PWO)中可能存在的杂质缺陷模型,用GULP软件计算了不同杂质缺陷的生成能.计算结果表明,Nd3 和Th4 将占据PWO晶体中VP2b-周围的Pb位,对VP2b-的电荷补偿抑制了PWO晶体中420 nm吸收带.Sb5 在高浓度掺杂时将占据PWO晶体中V2O 周围的W位,并由于占据W位所呈现的一价负电性补偿V2O 的正电性,使孤立的铅空位增多,引起350 nm吸收的减弱和420 nm吸收的增强.     

PbWO4晶体F心及F+心吸收带的能级计算

采用离散变分法计算了PbWO4晶体的能带结构，并用F心及F^ 心的类氢离子1S波函数结合离散变分法计算了F心及F^ 心的电子基态能级，计算结果表明，F心及F^ 心电子基态能级分布在禁带中，分别位于距导带底1.97eV(630nm)及2.36eV(525nm)处，它们的吸收跃迁对应于基态到导带底的跃迁，使晶体呈现F心及F^ 心吸收带，化学计量PbWO4晶体的辐照诱导吸收谱位于500-700nm，呈现一个宽吸收带，高斯分解的结果表明；该吸收带是由两个峰值分别位于550nm和680nm的吸收带叠加而成的，这两个吸收带分别对应于F^ 心及F心吸收带，计算结果与实验数据吻合较好。     

第一性原理研究BaMoO_4晶体中F和F~+色心的电子结构

运用相对论密度泛函离散变分法(DV-Xa)计算了BaM004晶体中F和F+色心的电子结构.结果表明:F和F+心在禁带中引入了新的施主能级,采用过渡态的方法计算得到了F和F+心到导带底部的跃迁能量分别为1.86 eV和2.11 eV,对应668 nm和590 nm的吸收.由此说明BaMoO4晶体中668 am和590 nm吸收带起源于晶体中的F和F+心.     

掺Nb5+钨酸铅晶体的计算机模拟

应用GULP计算软件模拟计算了掺Nb5 的PbWO4(PWO)晶体中,Nb5 可能存在的位置以及对应的各种缺陷的生成能.通过比较生成能的大小确定了Nb5 在PWO晶体中最可能的存在方式,并对其电荷补偿机制进行了分析.计算结果表明,在掺Nb5 ∶PWO中,Nb5 首先占据邻近缺氧的W6 位,但不可能由F心或F 心来作为补偿,其电荷补偿形式应为[NbO3 VO] —[NbO4]-,改变了在晶体中与350 nm吸收带有关的氧空位V2O 的电荷补偿机制,从而抑制了350nm吸收.     

二价离子掺杂钨酸铅晶体的计算机模拟

应用GULP软件计算了PbWO4(PWO)晶体中分别掺杂Zn、Ca二价离子的相关缺陷生成能,并对计算结果进行了讨论.结果表明,Zn离子进入PWO晶体中只能占据铅空位附近的填隙位置,而Ca离子进入PWO晶体中可以占据铅空位,也可以占据铅空位附近的填隙位置,这两种情况出现几率近似;对于相同的掺杂浓度,在掺Zn的PWO晶体中的孤立铅空位数量比掺Ca的PWO晶体中少,从而掺Zn可以更好地抑制与铅空位有关的短波段吸收,增加晶体的光产额.     

含氧空位立方HfO_2电子结构和光学性质的第一性原理研究（英文）

利用基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,研究了含氧空位立方HfO_2的几何结构、电子结构和光学性质。计算结果表明,氧空位缺陷对晶格参数的影响不明显。能带结构和态密度结果表明在-0.216 eV处出现了氧空位缺陷能级。通过对比纯立方HfO_2的光学吸收边,由于氧空位缺陷能级的出现,含氧空位立方HfO_2的光学吸收边向低能方向移动。此外,氧空位的出现导致了静态介电常数的增加。     

填隙氧离子对钨酸铅晶体光学性质的影响及绿光起源的研究

应用GULP软件按照能量最低原理确定了钨酸铅(PWO)晶体中填隙氧离子的位置,再用CASTEP软件计算了完整PWO晶体和含有填隙氧离子的PWO晶体的总态密度、分态密度和吸收光谱.计算结果表明,填隙氧离子的存在不会造成PWO晶体可见光区的显著吸收;PWO晶体中的绿光中心可能起源于WO4 Oi.     

酸性水热合成 CeO2纳米颗粒的光学和磁学性质

以CeCl3·7H2 O为铈源、NH3· H2 O为矿化剂、HCl为酸性调节剂,利用水热法成功制备了二氧化铈纳米颗粒．采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM ）、紫外‐可见分光光度计（UV‐Vis）、荧光分光光度计（PL ）、拉曼光谱（Raman）和振动样品磁强计（VSM ）等分析测试手段,对CeO2纳米颗粒的晶相、形貌、光学和磁学性质进行了表征．XRD测试结果表明样品的晶格参数略高于块状CeO2的,并随着pH值的增大而减小．所有样品的形貌均为球形．从紫外‐可见吸收光谱中,估计出的样品直接带隙值小于块状CeO2的,且此值随pH值的增加而增加．pH值为2时合成样品具有室温铁磁性,此性质的出现可能与Ce3＋和氧空位的存在有关．     

LaB6 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的分子动力学方法系统地计算了温度为313 K时laB₆基态的电子结构、态密度和光学性质. 能带结构分析表明laB₆ 属于导体, 其价带主要由B 的2p 态电子构成, 导带主要由La 的 5d, 6s 态电子构成, 静态介电常数ε₁(0)=213.7, 折射率n(0)=14.803, 吸收系数在可见光范围内最小波谷为21585 cm^?1; 并利用计算的能带结构和态密度分析了laB₆ 的介电函数实部和虚部以及由它们派生出来的光学常数, 即折射率、反射谱、吸收谱、光电导率和能量损失函数等; 其理论透光率的计算得出, 在紫外和近红外透光率几乎为零的情况下, 对可见光仍有很高的透光率, 呈“吊铃型”. 研究结果为laB₆ 在窗用隔热材料方面的应用提供了理论依据.     

[Cu(H_2O)_2(en)][SO_4]晶体的局域结构和吸收光谱研究

根据赵敏光等提出的半自洽3d轨道模型和点电荷模型,建立了过渡金属离子晶体的局域结构与吸收光谱之间的定量关系,对[Cu（H2O）2（en）][SO4]晶体的局域结构和吸收光谱进行了统一解释,还预测了其EPR谱的值．其理论计算结果与实验观测值符合．     

氧化锌纳米材料的机械法制备及其光学性能研究

采用滚压振动磨在干法室温状态下大批量制备了氧化锌纳米材料,分别利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)对样品晶体结构和形貌进行了表征.结果表明,ZnO纳米颗粒平均粒径约为60 nm,材料结晶良好,无杂质.室温下光致发光(PL)谱显示,在390 nm处有近带边紫外发射峰,这属于激子态发光;同时,在510 nm处有较弱的绿光发射峰,而强度最强的是位于648 nm处的红光发射峰,这两种发射属于表面缺陷态发光.UV-Vis吸收光谱表明,产物在紫外区有很强的紫外吸收,吸收峰出现了蓝移现象,这种蓝移验证了材料存在键断裂等表面缺陷态.Raman光谱表明非极性光学声子模位于437.6com-1处,纵向光学模(LO)峰位于583.6 cm-1处.     

压力及缺陷对蓝宝石电子结构影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论下的平面波超软赝势方法,计算了蓝宝石在三种结构相(Corundum相、Rh2O3(II)相、CaIrO3相)下的晶格参数随压力变化的关系,并得出了不同压力下的晶格常数间的比值。同时还计算了在131.2 GPa压力下不同点空位缺陷(VO+1、VO+2、VAl-1、VAl-2、VAl-3)对80个原子的超原胞AL2O3(CaIrO3相)晶体参数影响。最后为了进一步分析蓝宝石的电子结构,本文还计算了131.2 GPa压力下的AL2O3(CaIrO3相)下的理想晶体和含+2价氧空位时的总和分态密度,并将二者作了对比,结果表明+2价氧空位存在时有电子缺陷态出现。     

N,Cd TiO2光催化活性的实验与理论研究

 采用热分解法制备了N, Cd共掺杂纳米TiO₂光催化剂,通过XRD、XPS和UV-DRS等对样品进行了分析表征,并以甲基橙为目标降解物考察了其光催化性能。实验表明产物N, Cd TiO₂为锐钛矿型,颗粒约为10~15 nm,N取代了TiO₂晶格中的O原子,而Cd以游离态分布在TiO₂表面;其光吸收发生明显红移;光催化活性提高,N、Cd在提高TiO₂的光催化活性方面具有协同作用。采用第一性原理方法,对其电子结构和光学性质进行了理论计算。结果发现在N,Cd TiO₂的带隙中出现了N2p和Cd5s的杂质能级,价带的电子可以吸收较小的能量跃迁到杂质能级上,接着二次激发跃迁到导带上,电子跃迁变得容易,吸收波长向可见光区移动。计算结果很好地解释了实验现象。     

直流反应磁控溅射制备Zn_(1-x)Cd_xO薄膜的结构和光学性能研究

利用直流反应磁控溅射的方法在玻璃衬底上沉积了(002)方向高度择优生长的纤锌矿结构的Zn1-xCdxO(x=0,0.2)合金薄膜.利用XRD、XPS、TEM、PL对薄膜的结构和光学性能进行了详细研究.结果表明,随着x=0到x=0.2,(002)衍射峰从34.36°偏移到33.38°,(002)方向的晶面间距从0.260 nm增加到0.268 nm,Zn1-xCdxO薄膜的光学带隙也从3.20 eV减小到2.70 eV,相应的近带边发光峰从393 nm红移到467 nm.另外,我们还从能带结构观点对Zn1-xCdxO薄膜的发光机理进行了研究.     

二维三角晶格光子晶体的带隙计算和波导的传输效率分析

采用平面波展开法对二维三角晶格介质柱光子晶体和空气孔光子晶体分别在TM和TE极化下的带隙进行了计算;采用时域有限差分法分别计算了TM模和TE模在二维三角晶格介质柱和空气孔弯曲波导中的传输效率。研究对设计高传输效率的光子晶体波导定向耦合型器件具有重要意义。     

BaBrCl:Ce3+光存储性能的研究

采用高温固相反应法制备了Ce3 掺杂的BaBrCl材料.研究了样品的荧光光谱,经X射线辐照前后的吸收光谱及差吸收谱(DAS).首次在BaBrCl:Ce3 中发现光激励发光.发射峰及光激励发光峰均位于～390 nm;DAS为500～750 nm的宽带谱,与BaFX:Eu2 (X=Cl,Br)相比,该吸收带与He-Ne激光器(633 nm),或廉价、小巧、使用方便的半导体激光器的波长更为匹配.表明BaBrCl:Ce3 有望成为一类新型的X射线存储材料.