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文檔簡介
1、本文通過第一性原理研究了釔鋁石榴石(YAG)的物性。主要采用了密度泛函理論研究YAG的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、光學性質(zhì)、熱力學性質(zhì)和熱輸運性質(zhì)。本文的研究可以加深人們對YAG上述性質(zhì)的理解。
首先模擬出YAG的X射線衍射譜,與實驗測得的YAG的X射線衍射譜吻合的很好,進而優(yōu)化了YAG的晶體結(jié)構(gòu),得到晶格常數(shù)a=1.2223nm。采用廣義梯度近似(GGA),研究了YAG的電子結(jié)構(gòu),得到了YAG的態(tài)密度(DOS)和分波態(tài)密度(PD
2、OS),認為YAG的價帶基本上由O的2p電子態(tài)貢獻,而導帶基本上由Y的4d電子態(tài)貢獻。同時,研究了YAG的光學性質(zhì),得到了YAG的介電函數(shù)譜、折射率譜、吸收譜、反射譜、損耗譜,結(jié)合YAG的DOS可知,在-10eV處的峰值主要源自Y的4d電子態(tài)和O的2p電子態(tài)間的躍遷,在-25eV處的峰主要源自Y的4d電子態(tài)和O的2s電子態(tài)間的躍遷,而在-30eV處的峰主要源自Y的4d電子態(tài)和Y的3p電子態(tài)間的躍遷。計算表明,YAG在可見光波段透明。
3、r> 基于密度泛函微擾理論(DFPT)結(jié)合模守恒贗勢方法進行晶格動力學模擬。得到了YAG的聲子態(tài)密度、分波聲子態(tài)密度和聲子的色散譜。利用第一布里淵區(qū)的特殊點取樣方法,計算了YAG的比熱容和布局數(shù)平均的聲子群速度。在非諧相互作用下,利用費米黃金公式結(jié)合第一布里淵區(qū)的特殊點取樣方法,得出了YAG非諧聲子平均自由程。綜合考慮了兩種聲子散射機制,得到了YAG陶瓷的熱導率。結(jié)果表明,對于YAG陶瓷,在低溫時,晶界散射將對熱阻起主要作用;在高
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