磷酸结构的晶体在掺杂二价阳离子后容易形成产生焦磷酸结构(P2O7) 4-, 这种含有焦磷酸结构的氧化物材料十分适合做质子导体、燃料电池、气体传感器以及陶瓷膜等。本文利用第一性原理研究了LuPO4晶体中氧空位的结构性质, 结果显示当氧空位带二价正电时, 会引发氧空位周围原子奇特的畸变, 形成焦磷酸结构。为了解释这种结构畸变的机理, 本文利用过渡态搜索计算了结构变化过程中势能面的变化情况, 正一价氧空位形成焦磷酸 结构需要越过2.4 eV的势垒, 而正二价氧空位形成焦磷酸结构则不需要越过任何势垒, 因此很容易形成焦磷酸 结构。最后给出氧空位不同带电态的晶格结构、电子态密度以及电荷密度分布等基本物理性质, 氧空位处于正二价态结构下, 氧空位附近的P原子与O原子成键, 又由于O原子有较强的电负性, P的s轨道电子向O的p轨道转 移。P的s、p轨道在禁带中出现了与总态密度对应的缺陷能级, 结果表明带正二价氧空位的晶体性质发生了明显变化。
第一性原理 LuPO4 氧空位 过渡态搜索 first principle LuPO4 oxygen vacancy nudged elastic band method
1 上海理工大学 理学院, 上海200093
2 上海市现代光学重点实验室, 上海200093
基于密度泛函理论下的广义梯度近似结合平面波赝势方法计算得到LuPO4晶体的缺陷形成能, 对带电缺陷与其镜像之间周期性库伦作用进行修正, 得到比较精确的不同带电态的氧空位缺陷形成能, 并利用杂化泛函方法修正带隙和带边.考虑电子声子耦合作用结合缺陷形成能构建光谱.对比LuPO4∶Nd的实验结果与计算结果, 发现F心的吸收峰与Nd3+的5d—4f发射峰重叠(位于189 nm), 表明LuPO4∶Nd中光产额较低的原因与F心的存在有密切关系.
第一性原理 LuPO4晶体 F心 电子声子耦合 FNV修正 First principles LuPO4 crystal F center Electron-phonon coupling FNV correction
基于密度泛函理论, GGA-PBE交换相关势研究了含氧空位和氧填隙的Lu2SiO5(LSO)晶体的电子结构。详细讨论电子态密度, 分析了含氧空位的LGO晶体的电子态密度, 结果显示,在禁带中出现了一个新的态密度分布, VO5能产生一个吸收带, 该吸收带位于400~500 nm之间。
第一性原理 电子结构 点缺陷 first principle electronic structures point defects
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室， 上海 201800
2 上海理工大学理学院， 上海 200093
3 中山大学物理科学与工程技术学院， 广东 广州 510275
采用中频感应提拉法生长了高光学质量掺杂原子数分数为0.8%的YAlO3Ce(YAP:Ce)晶体，研究了其热释光(TL)和光释光(OSL)性能，结果发现YAP:Ce晶体的TL和OSL灵敏度分别与目前综合性能最好的TL剂量计材料LiFMg,Cu,P和OSL剂量计材料Al2O3C相当。YAP:Ce的TL主发光峰峰温较高(701 K)，比LiFMg,Cu,P(507 K)高194 K，比Al2O3C(485 K)高216 K，表明YAP:Ce晶体电子陷阱中捕获的电子受环境影响较小，作为剂量计材料可在较高温度环境下使用，因此YAP:Ce有可能发展成为具有特殊应用的辐射剂量计材料。
材料 剂量计 热释光 光释光 YAP:Ce晶体 中国激光
2011, 38(s1): s106006
Author Affiliations
Abstract
1 College of Science, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 Shanghai Key Laboratory of Contemporary Optics System, Shanghai 200093, China
The electronic structures and optical properties of both the perfect CsI crystal and the crystal containing a pair of V1-Cs-V1+I are calculated using CASTEP code with the lattice structure optimized. The calculated results indicate that the optical symmetry of the CsI crystal coincides with the lattice structure geometry of the CsI crystal. The absorption spectrum of the CsI crystal containing a pair of V1-Cs-V1+I also does not occur in the visible and near-ultraviolet range. It reveals that the existence of the pair of V1-Cs-V1+I in CsI crystal has no visible effects on the optical properties of the CsI crystal.
CsI晶体 电子结构 光学性质 V1-Cs-V1+I缺陷对 160.4670 Optical materials 160.2220 Defect-center materials 160.4760 Optical properties Chinese Optics Letters
2010, 8(1): 74
Author Affiliations
Abstract
College of Science, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093
We theoretically studied a left-hand structure based on a two-dimensional (2D) photonic crystal (PC) with a negative refractive index. The propagation of electromagnetic waves in the proposed PC structure is investigated through dispersion characteristic analysis and numerical simulation of field pattern. The designed PC structure can exhibit all angle negative refraction, and the corresponding effective refractive indices along all directions are almost same and close to the ideal value of -1. A flat lens formed from such a PC has been designed and its imaging properties have been investigated systematically.
光子晶体 全角度负折射 超透镜 260.1960 Diffraction theory 350.5500 Propagation 120.5710 Refraction Chinese Optics Letters
2007, 5(6): 361
1 上海理工大学,理学院,上海,200093
2 上海理工大学,光学与电子信息工程学院,上海,200093
利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似研究PbWO4(PWO)晶体的光学性质.计算了完整的PWO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、折射率等的峰值位置存在一一对应关系,这与电子从价带到导带的跃迁吸收有关.完整的PWO晶体在可见光范围内没有吸收,所以完整的PWO晶体是无色透明的晶体.
PbWO4晶体 电子结构 光学性质 PbWO_4 Electronic structure Optical properties
利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,计算了完整的白钨矿结构和斜钨矿结构的钨酸铅(PbWO4)晶体的电子结构;模拟计算了复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性。分析了各个吸收光谱的峰值所对应的可能的电子跃迁以及钨酸铅晶体的偏振特性。钨酸铅晶体的光学性质的各向异性反映了钨酸铅晶体的晶格结构的各向异性。计算结果表明:斜钨矿结构的钨酸铅晶体的光学性质与白钨矿结构的钨酸铅的光学性质之间存在明显的差异。这说明钨酸铅晶体是一种结构敏感的晶体;计算结果为研究钨酸铅晶体的光学性质与晶体结构之间的关系提供理论基础。
光学材料 钨酸铅晶体 光学性质 电子结构 斜钨矿结构
为了研究钨酸铅晶体中铅空位对光学性质的影响，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，对含铅空位的PbWO4(PWO)晶体进行结构优化处理。计算了含铅空位的PWO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PWO晶体进行了比较。结果表明
光学材料 PbWO4晶体 光学性质 电子结构 铅空位
