基于第一性原理进行Y掺杂SrAl2Si2的光学性质分析及电子结构研究（光学论文） ㊣ 精品文档 值得下载

子，其中个原子原子和原子各个，其晶体结构如图所示。

为了高效地计算，和材料的种不同掺杂浓度，我分别构建了的单胞对于的超晶胞对于和的超晶胞对于和来计算。

建立不同掺杂浓度的晶体模型后，通过系列的总能计算来测试不同截断能和点的影响，最终选择最低能量对应的截断能和点。

即将的截断能设置为时和时时，空间特殊点选为。

为了兼顾计算精确度和计算成本，在计算光学性质时将点分别设为和。

模型的结构被压缩，并且当掺杂浓度时，晶体结构从角结构转变为单斜结构。

能带结构和态密度的计算结果表明，本征属于半金属材料，掺杂原子后转变为金属，并且随着掺杂浓度的增大体系费米能级处的态密度逐渐增大费米能级上移，这使得其金属性不断增强。

这研究结果为提高材料的热电优值提供了个新思路，使该材料体系成为更具吸引力的候选热电材料。

最后，通过对比分析几种不同掺杂浓度的介电函数吸收光谱反射谱能量损失谱，得出掺杂后的材料不仅是前景很好的介电材料，在能基于第性原理进行掺杂的光学性质分析及电子结构研究光学论文电子态能级跃迁到导带的电子态能级所致。

掺杂后，和的峰值分别位于处和处，而体系则出现了两个峰，分别位于处，这些峰值的出现都是，态能级和态能级间的光学跃迁导致的，并且掺杂后体系的峰值位置向低能级移动了。

图，和的总态密度图和分态密度图，和的吸收系数能量损失谱反射谱的计算结果如图所示。

从图可以清楚地看到，在能量区域，掺杂使光吸收能力显著减弱在到能量范围内，掺杂浓度和的材料的吸收系数也略有减小激发等是由光子的电场引起的，由跃迁激发产生的光谱可以用价带与导带之间的联合态密度来描述。

在材料光学性质的理论研究中，般选择复介电函数ε来阐述固体的光学响应函数，表达式为式中光频率，ε介电函数实部，ε介电函数虚部。

虚部ε是价带和导带波函数之间的动量矩阵元通过关系式计算得到的。

上式中电荷，导带在点处的波函数，价带在点处的波函数。

此外，实部ε可以由虚部根据色散关系得到，而其他的光学常数如吸收系数反射系数能量损失谱等都可以能带结构影响明显，这会导致材料的传输特性也随之变化。

基于第性原理进行掺杂的光学性质分析及电子结构研究光学论文。

摘要文章采用基于密度泛函理论的第性原理方法研究掺杂的，和的晶体结构电子性质和光学性质。

研究发现掺杂的晶体结构发生了明显的压缩，发生了相变，由方晶系转变为单斜晶系。

此外，能带结构的计算表明，是种半金属，在导带和价带之间有很小的重叠。

掺杂原子后，从半金属向金属转变，并且随着掺杂浓度电子性质图为计算的的能带结构图。

从图中可以看出，在价带顶附近有两条带穿过费米能级，而在导带低附近有条类似带穿过，这表明具有明显的半金属性。

计算所得的费米面图如图所示，从费米面图也可以看出它在布里渊区点附近存在两个空穴型费米面，在布里渊区点附近存在个电子型费米面。

另外，的能带结构与同类材料非常相似。

当时，的空穴型能带消失，费米能级上移，材料转变为金属性质的，其能带结构图如图所，的晶体结构图。

对比表中列出的几种掺杂浓度的结构参数可以看出，晶格常数随着掺杂浓度的增加而逐渐减小，从到晶格常数减小了，这是因为原子半径大的原子被原子半径小的原子替代同时，随着掺杂浓度的增大，晶格常数出现了减小的趋势，但是变化不明显，这可能是因为掺杂原子到没有引起层的明显变化，这可以从随着原子掺杂浓度的增加，计算得到的键键长相差不大得到证实。

另外，我们还注意到的晶体结构发生了转变，从方晶系转变为单个原子比原子多提供了个价电子，这会促使费米能级上移。

能带结构的计算结果表明掺杂到可以使其金属性增强，这为提高材料的热电优值提供了个很好的思路，使该材料体系成为更具潜力的候选热电材料。

另方面，原子掺杂量的多少对能带结构影响明显，这会导致材料的传输特性也随之变化。

图为结构优化后，的晶体结构图。

对比表中列出的几种掺杂浓度的结构参数可以看出，晶格常数随着掺杂浓度的增加而逐渐减小，从到晶格常数减小了，这表明，通过提高的掺杂浓度，基合金的热电性能很可能得到进步的改善。

最后，计算并分析了掺杂的，和晶体的介电函数能量损失谱和反射谱，得出是种前景较好的介电材料，并且在能量范围内是良好的紫外透光材料。

电子性质图为计算的的能带结构图。

从图中可以看出，在价带顶附近有两条带穿过费米能级，而在导带低附近有条类似带穿过，这表明具有明显的半金属性。

计算所得的费米面图如本征属于半金属材料，掺杂原子后转变为金属，并且随着掺杂浓度的增大体系费米能级处的态密度逐渐增大费米能级上移，这使得其金属性不断增强。

这研究结果为提高材料的热电优值提供了个新思路，使该材料体系成为更具吸引力的候选热电材料。

最后，通过对比分析几种不同掺杂浓度的介电函数吸收光谱反射谱能量损失谱，得出掺杂后的材料不仅是前景很好的介电材料，在能量范围内还是种好的紫外透光材料。

图，和的光学常数图刘娟，陈中钧，赖仓隆基于第性原理进行掺杂的光学性质分析及电子结构研究光学论文晶系，到目前为止，还没有与该结论相关的理论和实验结果，但是等人研究出当给施加压力时，从立方结构向方结构转变，并且进行的掺杂的理论计算也出现了结构转变的情况。

我们知道，用原子半径较小的原子替代原子相当于给体系施加正化学压力，这种化学压力与压力效应相类，根据以上分析可知，随着掺杂浓度的增加，体系结构从角结构向单斜结构转变是合理的进行结构优化计算得到的晶格常数分别为。

当时，的结构又转变回角结的理论计算也出现了结构转变的情况。

我们知道，用原子半径较小的原子替代原子相当于给体系施加正化学压力，这种化学压力与压力效应相类，根据以上分析可知，随着掺杂浓度的增加，体系结构从角结构向单斜结构转变是合理的进行结构优化计算得到的晶格常数分别为。

当时，的结构又转变回角结构。

在费米能级处的态密度大约为每单胞。

基于第性原理进行掺杂的光学性质分析及电子结构研究光学论文。

图为结构优化后现了两个峰，分别位于处，这些峰值的出现都是，态能级和态能级间的光学跃迁导致的，并且掺杂后体系的峰值位置向低能级移动了。

图，和的总态密度图和分态密度图，和的吸收系数能量损失谱反射谱的计算结果如图所示。

从图可以清楚地看到，在能量区域，掺杂使光吸收能力显著减弱在到能量范围内，掺杂浓度和的材料的吸收系数也略有减小但在之间，掺杂体系的吸收系数变化很小无论是本征，还是掺杂的光因为原子半径大的原子被原子半径小的原子替代同时，随着掺杂浓度的增大，晶格常数出现了减小的趋势，但是变化不明显，这可能是因为掺杂原子到没有引起层的明显变化，这可以从随着原子掺杂浓度的增加，计算得到的键键长相差不大得到证实。

另外，我们还注意到的晶体结构发生了转变，从方晶系转变为单斜晶系，到目前为止，还没有与该结论相关的理论和实验结果，但是等人研究出当给施加压力时，从立方结构向方结构转变，并且进行的掺杂所示，从费米面图也可以看出它在布里渊区点附近存在两个空穴型费米面，在布里渊区点附近存在个电子型费米面。

另外，的能带结构与同类材料非常相似。

当时，的空穴型能带消失，费米能级上移，材料转变为金属性质的，其能带结构图如图所示。

此外，从图和图看出，随着原子掺杂浓度的增加，的金属性增强且费米能级逐渐上移。

上述关于能带结构的变化是合理的，这是因为用较小的原子替代原子会在体系中产生个正化学压力，从而导致带隙减小与此同时，掺杂的电子结构与光学性质的第性原理研究科技创新与应用，。

摘要文章采用基于密度泛函理论的第性原理方法研究掺杂的，和的晶体结构电子性质和光学性质。

研究发现掺杂的晶体结构发生了明显的压缩，发生了相变，由方晶系转变为单斜晶系。

此外，能带结构的计算表明，是种半金属，在导带和价带之间有很小的重叠。

掺杂原子后，从半金属向金属转变，并且随着掺杂浓度从，到，其金属性逐渐增强，这与态密度的计算结果致。

这些结收范围都集中在紫外光区。

能量损失谱描述的是快电子穿过材料的能量损耗，它的峰值代表与等离子体共振相关的特性，峰值相对应的频率被称为等离子体频率，材料在大于该频率时呈现出电介质特性即ε，而在小于该频率时表现出金属性ε图，和的介电函数图结论本文采用的计算方法研究了，和的晶体结构电子性质和光学性质。

原子的掺入使得晶体结构被压缩，并且当掺杂浓度时，晶体结构从角结构转变为单斜结构。

能带结构和态密度的计算结果表明基于第性原理进行掺杂的光学性质分析及电子结构研究光学论文为时介电函数的实部值为静态介电常数，对照图可以知道和的静态介电常数分别为，和，这表明掺入原子使得材料的静态介电常数明显增大了，掺杂后的化合物将会是良好的介电材料。

介电函数虚部的峰值与电子激发有关。

从图可以看出，本征的介电函数的虚部曲线只有个明显的峰，位于处，结合的态密度图分析可知，这主要是价带的，电子态能级跃迁到导带的电子态能级所致。

掺杂后，和的峰值分别位于处和处，而体系则化方案选为，个主要参数设置为自洽收敛精度，能量变化，原子间相互作用最大压力，晶体内最大应力，原子间最大位移。

基于第性原理进行掺杂的光学性质分析及电子结构研究光学论文。

图的总态密度和分态密度图光学性质我们知道，可以用基态电子态的含时微扰来描述系统中的光子与电子的相互作用。

占据态与费占据态之间的跃迁如等离子体激元单粒子激发等是由光子的电场引起的，由跃迁激发产生的光谱可以用价带与导带之间的联合态密度来描述。

在量范围内还是种好的紫外透光材料。

图，和的光学常数图刘娟，陈中钧，赖仓隆掺杂的电子结构与光学性质的第性原理研究科技创新与应用，。

计算方法本文的计算采用基于密度泛函理论的平面波赝势