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Co,Zn共掺铌酸锂电子结构和吸收光谱的第一性原理研究

吴圣钰 张耘 柏红梅 梁金玲

Co,Zn共掺铌酸锂电子结构和吸收光谱的第一性原理研究

吴圣钰, 张耘, 柏红梅, 梁金玲
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  • 利用基于密度泛函的第一性原理的计算方法,研究了Co单掺及Co和Zn共掺LiNbO3晶体的电子结构和吸收光谱.研究显示,各掺杂体系铌酸锂晶体的带隙均较纯铌酸锂晶体变窄.Co:LiNbO3晶体禁带宽度为3.32 eV;Co:Zn:LiNbO3晶体,Zn的浓度低于阈值或达到阈值时,禁带宽度分别为2.87或2.75 eV.Co:LiNbO3晶体在可见-近红外光波段2.40,1.58,1.10 eV处形成吸收峰,这些峰归结于Co 3d分裂轨道的跃迁;加入抗光折变离子Zn2+,在1.58,1.10 eV处的吸收峰增强,可以认为Zn2+与Co2+之间存在电荷转移,使eg轨道电子减少,但并不影响t2g轨道电子.结果表明,晶体中的Co离子在不同共掺离子下可充当深能级中心(2.40 eV),或可充当浅能级中心(1.58 eV),两种情况下,掺入近阈值的Zn离子均有助于实现优化存储.
      通信作者: 张耘, yzhang@swu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11274257)资助的课题.
    [1]

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-19
  • 修回日期:  2018-05-08
  • 刊出日期:  2018-09-20

Co,Zn共掺铌酸锂电子结构和吸收光谱的第一性原理研究

  • 1. 西南大学物理科学与技术学院, 重庆 400715
  • 通信作者: 张耘, yzhang@swu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11274257)资助的课题.

摘要: 利用基于密度泛函的第一性原理的计算方法,研究了Co单掺及Co和Zn共掺LiNbO3晶体的电子结构和吸收光谱.研究显示,各掺杂体系铌酸锂晶体的带隙均较纯铌酸锂晶体变窄.Co:LiNbO3晶体禁带宽度为3.32 eV;Co:Zn:LiNbO3晶体,Zn的浓度低于阈值或达到阈值时,禁带宽度分别为2.87或2.75 eV.Co:LiNbO3晶体在可见-近红外光波段2.40,1.58,1.10 eV处形成吸收峰,这些峰归结于Co 3d分裂轨道的跃迁;加入抗光折变离子Zn2+,在1.58,1.10 eV处的吸收峰增强,可以认为Zn2+与Co2+之间存在电荷转移,使eg轨道电子减少,但并不影响t2g轨道电子.结果表明,晶体中的Co离子在不同共掺离子下可充当深能级中心(2.40 eV),或可充当浅能级中心(1.58 eV),两种情况下,掺入近阈值的Zn离子均有助于实现优化存储.

English Abstract

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