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半导体材料AAl2C4(A=Zn, Cd, Hg; C=S, Se)的电子结构和光学性质

陈懂 肖河阳 加伟 陈虹 周和根 李奕 丁开宁 章永凡

半导体材料AAl2C4(A=Zn, Cd, Hg; C=S, Se)的电子结构和光学性质

陈懂, 肖河阳, 加伟, 陈虹, 周和根, 李奕, 丁开宁, 章永凡
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 对具有缺陷型黄铜矿结构的半导体材料AⅡAl2C4Ⅵ(A=Zn, Cd, Hg; C =S, Se)的构型和电子结构进行研究, 并系统考察了各晶体的光学性质. 对于线性光学性质, 五种晶体在红外区和部分可见光区具有良好的透光性能, 其中HgAl2S4和HgAl2Se4晶体具有适中的双折射率. 在非线性光学性质方面, 该类晶体倍频效应较强, 理论预测得到的二阶静态倍频系数均较大(20 pm/V). 体系的倍频效应主要来源于价带顶附近以S/Se 价p轨道为主要成分的能带向含有较多Al/Hg 价p成分的空带之间的跃迁. 通过与已商业化的AgGaC2晶体光学性质的对比, 结果表明HgAl2S4和HgAl2Se4是一类性能优良的红外非线性光学晶体材料.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重大研究计划培育项目(批准号: 90922022)和福州大学科技发展基金(批准号: 2008-XQ-07)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-09-07
  • 修回日期:  2011-11-25
  • 刊出日期:  2012-06-05

半导体材料AAl2C4(A=Zn, Cd, Hg; C=S, Se)的电子结构和光学性质

  • 1. 福建省光催化重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地, 福州大学化学化工学院, 福州 350108
    基金项目: 

    国家自然科学基金重大研究计划培育项目(批准号: 90922022)和福州大学科技发展基金(批准号: 2008-XQ-07)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 对具有缺陷型黄铜矿结构的半导体材料AⅡAl2C4Ⅵ(A=Zn, Cd, Hg; C =S, Se)的构型和电子结构进行研究, 并系统考察了各晶体的光学性质. 对于线性光学性质, 五种晶体在红外区和部分可见光区具有良好的透光性能, 其中HgAl2S4和HgAl2Se4晶体具有适中的双折射率. 在非线性光学性质方面, 该类晶体倍频效应较强, 理论预测得到的二阶静态倍频系数均较大(20 pm/V). 体系的倍频效应主要来源于价带顶附近以S/Se 价p轨道为主要成分的能带向含有较多Al/Hg 价p成分的空带之间的跃迁. 通过与已商业化的AgGaC2晶体光学性质的对比, 结果表明HgAl2S4和HgAl2Se4是一类性能优良的红外非线性光学晶体材料.

English Abstract

参考文献 (34)

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