磷酸二氢钾晶体表面点缺陷的理论研究

摘要：

磷酸二氢钾(KH2PO4,KDP)晶体是目前唯一可在惯性约束核聚变装置中得到实际应用的非线性光学材料.由于晶体缺陷大大降低了非线性光吸收、激光损伤阈值等光学性能,因此,探明 KDP 晶体缺陷对其电子结构和光学性质的影响机制对于提升其光学性能具有重要意义.本工作采用第一性原理方法计算了KDP晶体(100)和(101)表面上氢空位和氧空位缺陷的结构、稳定性及电子结构特征,研究了酸环境对表面空位缺陷结构及电子结构的影响规律及微观机制.结果表明:氢空位和氧空位缺陷在KDP晶体(100)和(101)表面上均比在晶体中更容易形成.(100)表面对氢空位及氧空位均具有较高的容忍性,然而,(101)表面的氧空位极易失去电子,在带隙中引入缺陷能级,从而引起额外光吸收,对晶体光学性质产生不利影响.酸性环境会导致(100)表面产生更多氧空位,并诱导产生氧空位缺陷能级;同时,酸性环境有利于修复表面氢空位,并消除氧空位在(101)表面电子结构中引入的缺陷态,有利于提升晶体(101)表面质量及光学质量.

关键词：第一性原理、磷酸二氢钾、表面、缺陷

所属期刊栏目：51

分类号：O77(晶体缺陷)

资助基金：山东省自然科学基金重大基础研究项目;山东大学青年学者未来计划;山东大学晶体材料国家重点实验室青年人才培育课题

在线出版日期：2023-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1412-1424