A3PO4(A=Li,Na,K,Rb,Cs)电子结构与光学性质的第一性原理研究

摘要：

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.

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

所属期刊栏目：53

分类号：O561;O469(分子物理学、原子物理学)

资助基金：新疆维吾尔自治区重点实验室开放课题;伊犁师范大学科研项目;伊犁师范大学大学生创新训练项目;伊犁师范大学大学生创新训练项目;新疆伊犁科技计划;新疆维吾尔自治区天山英才计划

在线出版日期：2024-01-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：123-131