钽铌酸钾锂晶体结构与光学性能的第一性原理研究

摘要

为了探索Li掺杂对钽铌酸钾(KTa1-xNbxO3,简称KTN)结构和性能的影响,构建了KTN(KTa0.5 Nb0.5 O3)与KL0.125TN(K0.875Li0.25Ta0.5 Nb0.5 O3)晶体超晶胞模型,采用第一性原理的密度泛函理论,对模型进行了几何结构优化、电子结构、光学性能和弹性性能的计算与分析.计算结果表明:Li掺杂后晶格常数自3.991(A)减小为3.986(A),且禁带宽度有所增大.晶体在可见光范围内有较高的折射率,数值随波长的增加而减小,属于正常色散,其柯西方程参数A、B、C分别为1.7969、-0.010 5、0.008 7;晶体在可见光范围内,特别是大于450 nm时的消光系数较小,说明其良好的透明性.另外,KL0.125TN晶体与KTN晶体相比,其独立弹性常数、体积模量、剪切模量、杨氏模量减小,泊松比增大,说明其材料的柔度增加,脆性减小,更有利于实用化.