人工晶体学报

作者：王云杰, 文杜林, 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,密度泛函理论,电子结构,光学性能,

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(S202110764006,YS2022G018);新疆伊犁科技计划(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配位多面体与不同阳离子构成的系列化合物A3PO4(A=Li, Na, K, Rb, Cs)的几何结构、电子结构、光学性质进行系统探究。研究表明通过碱金属原子替换可以改变结构框架,从而调节系列化合物的带隙及光学性能,为设计综合性能优异的材料提供了一条有效途径。能带结构计算表明,五种化合物均为直接带隙化合物且都具有宽的带隙,A3PO4(A=Li, Na, K, Rb, Cs)的带隙依序为5.853、5.153、4.083、3.559、3.405 eV。布居分析发现阳离子A(A=Li, Na, K, Rb)与氧键合形成O—A键,其键长依序逐渐增大并呈现离子键,这也是A3PO4(A=Li, Na, K, Rb)带隙依序减小的主要原因。另一方面,Cs3PO4没有形成离子性质的O—Cs键,导致带隙减小。五种化合物的导带都是由碱金属原子的s和p轨道,以及P-3p轨道组成,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。五种化合物对低能区电磁波响应较弱,主要响应集中在5~15 eV的高能区。

来源：2024年第1期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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