镧系卤化物光学材料的第一性原理设计：基质和杂质的双调控

发布时间：2023-02-08 18:47

　　本文使用第一性原理计算方法对镧系卤化物材料的结构、弹性、电子、振动等物理性质进行了理论设计与调控,并采用了“基质+杂质”的分层描述手段予以实现。沿着这样的研究思路和设计思想,本文的研究内容可以细分为两个层面:1)基质优化:通过计算镧系卤化物基质物理性质对基质成分的依赖关系形成对镧系卤化物基质的理解,以建立可供实验学家参考的成分与物理性质关联的调控与优化方案;2)掺杂调控:通过研究掺入基质晶格的杂质离子对基质物理性质的影响以及基质晶格对杂质离子光谱能级的影响,以达到对掺杂光学材料的整体调控与设计。本论文的主要内容可具体概括为以下5章:第一章,我们首先简单介绍了镧系卤化物的一些具体应用,接着通过文献调研指出了纯粹的试错型实验研究方法将面临诸多的困难,例如药品试剂的浪费,从而引发了本文工作的研究动机。第二章主要介绍了当前计算工作中我们所使用的两种研究方法学:杂化密度泛函理论和晶体场理论,具体的描述已包含了这两套理论的理论基础和对应的物理图像,最后详细介绍了CRYSTAL09第一性原理计算软件的使用与输入甲板控制等。第三章,我们聚焦在镧系卤化物基质的研究上,因而选择了Cs₂

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 镧系卤化物材料简介
    1.2 镧系卤化物材料应用前景
        1.2.1 新型照明或显示材料
        1.2.2 闪烁体以及高能射线探测
        1.2.3 生物活体标识
    1.3 当前存在的困难
    1.4 镧系卤化物的第一性原理研究
    1.5 论文主要工作
    1.7 本章小结
第2章 本文计算中使用的方法学
    2.1 杂化密度泛函
    2.2 晶体场计算
    2.3 本文使用的第一性原理软件简介
        2.3.1 CRYSTAL
        2.3.2 CASTEP
    2.4 本工作所用计算设置
        2.4.1 萤石LnX₂物性计算设置
        2.4.2 冰晶石Cs₂Na LnX₆ 物性计算设置
        2.4.3 黄铜矿MZN2物性计算设置
        2.4.4 镧系氯氧化物LnOCl物性计算设置
        2.4.5 三氟化镧LnF₃物性计算设置
        2.4.6 M₂HfF₆ 物性计算设置
    2.5 本章小节
第3章 基质计算
    3.1 萤石LnX₂物性计算
        3.1.1 结构性质
        3.1.2 弹性性质
        3.1.3 振动性质
        3.1.4 电子性质
    3.2 镧系冰晶石Cs₂NaLnX₆ 物性计算
        3.2.1 结构性质
        3.2.2 弹性性质
        3.2.3 振动性质
        3.2.4 电子性质
    3.3 黄铜矿MZN2物性计算
        3.3.1 结构性质
        3.3.2 弹性性质
        3.3.3 电子性质
    3.4 镧系氯氧化物LnOCl物性计算
        3.4.1 结构性质
        3.4.2 电子性质
    3.5 本章小结
第4章 杂质计算
    4.1 固溶体Ln_1-xLn′_xF₃掺杂相变
        4.1.1 镧系氟化物LnF₃(Ln= La-Lu)的结构
        4.1.2 固溶体La(1-x)Gd_xF₃ 相转变点x的第一性原理计算
    4.2 红色荧光粉M₂Hf F₆:Mn⁴⁺(M= Rb,Cs)的光谱性质
        4.2.1 M₂Hf F₆ 基质性质
        4.2.2 Mn⁴⁺在M₂Hf F₆ 中的能级位置
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 本文的创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果



本文编号：3738188