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含羟基结构熔石英光电性质的第一性原理研究

石彦立 韩伟 卢铁城 陈军

含羟基结构熔石英光电性质的第一性原理研究

石彦立, 韩伟, 卢铁城, 陈军
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  • 熔石英是高功率激光装置中广泛使用的激光透镜材料. 采用第一性原理结合平面波赝势方法,研究了熔石英材料中羟基结构的生成模式,系统计算了材料的电子态密度、差分电荷密度、原子电荷布居分布,分析了包含羟基熔石英材料的光学跃迁模式. 研究结果表明:熔石英中的三配位硅原子缺陷在禁带中生成了两条缺陷能级,分别位于7.8和8.8 eV;研究还发现氢原子与五配位硅原子发生相互作用生成羟基结构,该反应还使三配位硅原子的杂化方式由sp2变为sp3,这种羟基结构会影响体系的电子结构,使原有的7.8和8.8 eV缺陷能级消失,并在费米面上生成一条半占据态缺陷能级,引起激发能为6.2 eV的光学跃迁.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:1172048)和国防基础科学研究计划(批准号:B1520132013)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-02
  • 修回日期:  2014-01-21
  • 刊出日期:  2014-04-05

含羟基结构熔石英光电性质的第一性原理研究

  • 1. 四川大学物理科学与技术学院, 成都 610065;
  • 2. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088;
  • 3. 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:1172048)和国防基础科学研究计划(批准号:B1520132013)资助的课题.

摘要: 熔石英是高功率激光装置中广泛使用的激光透镜材料. 采用第一性原理结合平面波赝势方法,研究了熔石英材料中羟基结构的生成模式,系统计算了材料的电子态密度、差分电荷密度、原子电荷布居分布,分析了包含羟基熔石英材料的光学跃迁模式. 研究结果表明:熔石英中的三配位硅原子缺陷在禁带中生成了两条缺陷能级,分别位于7.8和8.8 eV;研究还发现氢原子与五配位硅原子发生相互作用生成羟基结构,该反应还使三配位硅原子的杂化方式由sp2变为sp3,这种羟基结构会影响体系的电子结构,使原有的7.8和8.8 eV缺陷能级消失,并在费米面上生成一条半占据态缺陷能级,引起激发能为6.2 eV的光学跃迁.

English Abstract

参考文献 (34)

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