人工晶体学报

作者：姜千玥, 李如康

单位：1.中国科学院理化技术研究所，北京 100190；2.中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049

关键词：稀土硅酸盐,第一性原理,结构相变,结构稳定性,掺杂,荧光粉,闪烁体材料,

基金：National Natural Science Foundation of China(52172010)

稀土硅酸盐RE2SiO5（RE为稀土）在激光、闪烁体、热障涂层和量子存储等领域都具有重要应用。该系列化合物通常表现出两种不同的相结构：X1型（低温相，空间群P21/c）和X2型（高温相，空间群C2/c）。每种结构包含两个独特的稀土离子占据位点，其配位数（CNs）各不相同。为了更好地理解这些化合物的相结构相对稳定性及掺杂稀土离子的优先占据位点，本文借助第一性原理计算软件CP2K和计算速度较快且结构优化结果较好的PBEsol泛函对该系列化合物进行了理论计算研究。结构优化和数据分析后发现，色散力矫正对于正确预测RE2SiO5两相之间的相对结构稳定性起着至关重要的作用。此外，系统研究不同尺寸的稀土离子在Y2SiO5中掺杂行为的结果表明，在两种相中，Y1位点（X1型的配位数为9，X2型的配位数为7）更倾向于被尺寸较大的离子，如La3+占据；而尺寸较小的离子，如Sc3+在Y2位点（X1型的配位数为7，X2型的配位数为6）则表现出更高的稳定性。本文的研究为这类晶体的结构特性和掺杂机制提供了一定的参考价值。

来源：2026年第4期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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