非線性光學(xué)晶體四硼酸鉛和四硼酸鍶的第一性原理研究.pdf

1、SrB4O7和PbB4O7具有相同的對稱性，屬于正交晶系。本文采用基于密度泛函理論的平面波贗勢方法，在局域密度近似(LDA)和廣義梯度(GGA)近似下，計(jì)算了PbB4O7和SrB4O7晶體的電子能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、分波態(tài)密度、電荷密度；之后利用Material Studio軟件包研究了SrB4O7晶體布里淵區(qū)中心r點(diǎn)的聲子頻率，分析了Γ點(diǎn)振動模的對稱性，并與PbB4O7晶體的聲子譜進(jìn)行了比較分析。主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴通過分析P

2、BO和SBO晶體的電子能帶結(jié)構(gòu)我們發(fā)現(xiàn)：兩種晶體都是很好的絕緣體，屬于間接帶隙；在LDA-TM、LDA-FHI和GGA-FHI三種不同近似下，PBO晶體的帶隙值分別為3.89eV、4.21eV、4.25eV，而SBO晶體帶隙分別為6.64eV、7.47eV和7.22eV。SBO晶體的帶隙高于PBO晶體，因此SBO晶體能夠工作在更短的波長范圍。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PBO和SBO晶體短波方向的吸收邊約為5.18eV和8.3eV，考慮到第一性

3、原理方法本身的不足以及溫度和雜質(zhì)對測量的影響等因素，理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)吻合得很好。
　　 ⑵研究了兩種晶體在LDA-TM贗勢近似下的分波態(tài)密度，研究了不同原子軌道對總態(tài)密度的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明：兩種晶體中，硼和氧原子對總態(tài)密度的貢獻(xiàn)基本相同，位于一般位置的氧原子和O(4)原子對總態(tài)密度的貢獻(xiàn)是稍有不同，這也說明了O(4)原子位置的特殊性；鍶原子在-15到-10eV對總態(tài)密度有一個很大的尖峰作用，而Pb原子沒有。PBO和SBO晶體的電

4、荷密度計(jì)算結(jié)果表明，硼氧主要是以共價鍵方式結(jié)合，而金屬原子和氧原子之間主要是離子鍵方式結(jié)合，體現(xiàn)了硼氧化合物的共性。
　　 ⑶通過分析比較結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后，SBO晶體布里淵區(qū)中心點(diǎn)聲子的頻率發(fā)現(xiàn)：與同結(jié)構(gòu)未經(jīng)優(yōu)化的計(jì)算結(jié)果相比，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后聲子的頻率普遍偏高，最大的頻率差值約為150 cm-1。主要是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)優(yōu)化后，SBO晶體的晶格常數(shù)變小，原子間距離變小，原子間的相互作用增加。同PBO晶體的聲子譜相比，由于Sr原子序數(shù)小，Sr原子參