人工晶体学报

作者：王云杰, 和志豪, 丁家福, 苏欣

单位：1.伊犁师范大学物理科学与技术学院,伊宁 835000; ；2.伊犁师范大学新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁 835000

关键词：磷酸盐晶体,第一性原理,电子结构,双折射率,带隙,

基金：新疆维吾尔自治区重点实验室开放课题(2023D04074);伊犁师范大学科研项目(22XKZZ21);伊犁师范大学大学生创新训练项目(S202210764016,S202210764014);新疆伊犁科技计划项目(YZ2022Y002);新疆维吾尔自治区天山英才计划第三期(2021—2023)

基于密度泛函理论对P—O配位四面体与Y、Ba、Pb和Bi构成的Ba3(PO4)2、Pb3(PO4)2、BiPO4和YPO4的几何结构、电子结构、光学性质进行系统探究。研究表明,通过金属原子替换可以改变化合物结构框架,从而调节其带隙及光学性能,为设计综合性能优异的材料提供了一条有效途径。Ba3(PO4)2、Pb3(PO4)2、BiPO4和YPO4均为间接带隙化合物且都具有较宽的带隙,带隙依序为5.188、3.879、3.870和4.886 eV;由Mulliken布居分析可知Ba、Pb、Bi和Y与O键合形成O—X(X=Ba、Pb、Bi和Y)键,其键长相近并呈现较强离子键性质。四种化合物的导带底为金属阳离子的最外层轨道所占据,价带顶的主要贡献者是O-2p轨道,O原子的2p轨道还在费米能级附近表现出较强的局域性,P-3p轨道与O的2p轨道成键,P—O表现为强的共价键。Ba3(PO4)2、Pb3(PO4)2、BiPO4和YPO4四种晶体的双折射率分别为0.003 7、0.027 0、0.059 0和0.149 0,其中BiPO4和YPO4的双折射率和各向异性在四种体系中较大,这是因为不同阳离子导致不对称的晶体结构框架产生。

来源：2025年第1期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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