邵栋元, 程南璞, 陈志谦, 惠 群

(西南大学材料与能源学部， 重庆 400715)

高压下LiNbO3晶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

邵栋元, 程南璞, 陈志谦, 惠 群

(西南大学材料与能源学部， 重庆 400715)

利用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法研究了外界压强对LiNbO3晶体态密度，能带结构，电荷密度以及光学性质的影响. 能带结构计算表明，价带顶主要由O-2p和Nb-4d态电子贡献，导带底主要由Nb-4d态电子贡献，且带隙随着压强的增加而线性增大. 利用复介电函数计算了LiNbO3晶体在不同压强下光学性质的折射率、反射率、吸收函数，能量损失函数以及光电导率. 研究发现：外界压强大于10 GPa时，静态折射率保持不变，随外界压强的增加，反射率、吸收函数以及光电导率区间有一定程度的拓宽，损失函数峰发生“蓝移”. 研究表明，外界高压可以有效调控LiNbO3晶体的电子结构和光学性质，为LiNbO3晶体的高压应用提供了有益的理论依据.

第一性原理; 电子结构; 光学性质

1 引 言

铌酸锂(LiNbO3)晶体是一种铁电材料，由于具有压电、电光、光折变性能和非线性光学特性，在传感器、过滤器、光学调制器、激光倍频器、光隔离器、全息存储器器件、光波导基片等光学器件方面获得了广泛的应用[1-3]，并且LiNbO3晶体具有较高声学波速度，可以作为很好薄膜材料和激光材料[4].

LiNbO3晶体具有良好的机械和物理性能，通过提拉法可以生长出高质量、大尺寸的LiNbO3单晶，在室温下呈铁电相，属于R3C空间群[5]. Liu通过化学方法制备了LiNbO3单晶……