蓝宝石冲击消光晶向效应的第一性原理

摘要：

蓝宝石的冲击消光现象是高压领域中的研究热点.低压段(86 GPa范围内)的实验研究表明蓝宝石的冲击消光与晶向相关,但在高压段(压力范围:131—255 GPa)是否也具有晶向相关性目前尚不清楚.为此,利用第一性原理方法,分别计算了八个不同晶向的蓝宝石理想晶体和含氧离子空位缺陷晶体在高压段的光吸收性质,结果发现:1)蓝宝石在高压段的冲击消光表现出明显的晶向效应,且该效应还随压力增大而增强;2)冲击诱导的氧离子空位缺陷对揭示这些晶向效应可能有重要作用,而压力和温度因素对其贡献则较弱.进一步的数据分析可以看出,在冲击实验采用的波段内,a晶向的消光最弱(透明性最好),c晶向的消光最强(透明性最差),s晶向的消光介于它们二者之间,同时,m晶向的消光与a晶向的消光相似,r,n,d晶向的消光与c晶向的消光接近,g晶向的消光要弱于s晶向的消光.鉴于此,如果在高压段开展加窗冲击波实验,建议选择a晶向或m晶向的蓝宝石作为其光学窗口.本文结果不仅有助于深入地认识蓝宝石在极端条件下的光学性质,而且对未来的实验研究有重要的参考作用.

关键词：蓝宝石、高压、冲击消光、晶向效应、第一性原理计算

所属期刊栏目：69

资助基金：中国工程物理研究院规划项目;国家自然科学基金

在线出版日期：2020-03-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：186-192