Mn,Ce,Zn三掺铌酸锂晶体的电子结构和光学性质

利用第一性原理,研究了Mn,Ce,Zn三掺铌酸锂(LiNbO_(3),LN)晶体及对比组的电子结构和光学特性.结果显示,Mn或Ce单掺LiNbO_(3)晶体的杂质能级分别由Mn 3d和Ce 4f轨道电子贡献;Mn和Ce双掺样本LNⅢ在3.34,2.87,2.42和1.42 eV产生光吸收;Mn,Ce和Zn三掺样本LNⅣ的吸收峰出现在3.13,2.73,2.38,1.90,1.65 eV等处;当掺Zn^(2+)的摩尔分数达阈值(约7%)时,三掺样本LNⅤ吸收峰出现在2.87,2.42,1.78和1.53 eV附近.比较双掺以及两种三掺体系,LNⅤ在1.53 eV处的吸收明显增强.研究认为双掺和三掺样品中Mn和Ce离子间存在电荷转移,基于此可以解释多掺样品中新出现的光折变吸收峰.通过比较,认为Zn^(2+)浓度达阈值的三掺样品在双光存储中更具优势:除通常选作深、浅中心的Mn 2.87 eV和Ce 2.42 eV吸收外,还可选Ce 2.42 eV与Mn 1.53 eV组合,双光存储应用使时后者衍射效率更高、灵敏度更好、动态范围更大.

铜铁镁三掺铌酸锂晶体的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了Cu:Fe:Mg:LiNbO3晶体及对比组的电子结构和光学特性.研究显示,单掺铜或铁铌酸锂晶体的杂质能级分别由Cu 3d轨道或Fe 3d轨道贡献,禁带宽度分别为3.45和3.42 eV;铜、铁共掺铌酸锂晶体杂质能级由Cu和Fe的3d轨道共同贡献,禁带宽度为3.24 eV,吸收峰分别在3.01,2.53和1.36 eV处;Cu:Fe:Mg:LiNbO3晶体中Mg^2+浓度低于阈值或高于阈值(阈值约为6.0 mol%)的禁带宽度分别为2.89 eV或3.30 eV,吸收峰分别位于2.45 eV,1.89 eV或2.89 eV,2.59 eV,2.24 eV.Mg^2+浓度高于阈值,会使吸收边较低于阈值情况红移;并使得部分Fe^3+占Nb位,引起晶体场改变,从而改变吸收峰位置和强度.双光存储应用中可选取2.9 eV作为擦除光,2.5 eV作为读取和写入光,选取Mg^2+浓度达到阈值的三掺晶体在增加动态范围和灵敏度等参量以及优化再现图像的质量等方面更具优势.

Cu∶Co∶Mg∶LiNbO_(3)晶体电子结构和光学性质

基于第一性原理研究了LiNbO_(3)晶体及不同Mg浓度下的Cu∶Co∶LiNbO_(3)晶体的电子结构和光学性质。Cu∶LiNbO_(3)和Co∶LiNbO_(3)晶体禁带宽度分别为3.279 eV和3.333 eV,在带隙中出现的杂质能级主要由Cu 3d和Co 3d轨道贡献。在抗光折变Mg离子物质的量浓度达到阈值(约6%)时,光折变掺杂离子在3.069 eV和2.363 eV处表现出较好的光吸收。研究表明,与低浓度Mg离子掺杂晶体相比,Mg离子物质的量浓度达到阈值浓度(约6%)时,存储参量中的衍射效率增强、动态范围增加和灵敏度增高,在双光存储应用中更有优势。