基于第一性原理计算压强对CaO电子结构和光学性质的影响
2018-10-24李晓琴肖亚涛陆彦功
天津师范大学学报(自然科学版) 2018年5期
李晓琴,肖亚涛,陆彦功,申 洁,赵 辉
(天津师范大学物理与材料科学学院,天津 300387)
CaO是一种常见的离子化合物,因具有高熔点、宽带隙和低折射率等特征,成为工业和食品领域的重要材料[1-2].在塑料制品中使用CaO不仅可以改善制品的力学性能,作为非常便宜的增量剂,填充CaO还可以节省大量塑料原料.同理在天然胶、合成胶中填充CaO也可以起到增容的作用,CaO经活性助剂表面修饰处理后用于橡胶中,可以使填充量增加1~2倍[3-4].此外,CaO可以减少价格昂贵的材料的使用量,尤其在塑料制品中,通过减少塑料材料的使用量达到降低成本的目的[5-7].近年来,CaO的用途不断发展,应用领域不断扩大,需求量逐渐增加.因此,不同条件下CaO晶体的电子结构和光学性质有待进一步研究.目前,通过掺杂改变CaO带隙和光电性质的研究已有报道[2-4,8].大量实验和理论研究证明,施加压强和掺杂都能够有效改变材料的带隙和光电性质,而通过施加压强调控CaO光电性质的报道却少有涉及[9-17].本研究通过密度泛函理论对CaO的能带结构、态密度和光学性质进行计算分析,得到不同压强下CaO介电函数实部和虚部的变化函数,以及压强对折射率、反射率、吸收系数和能量损失函数的影响情况,以期为后续实验研究提供一定的理论依据.
1 计算模型和方法
1.1 计算模型
本研究选用的模型是CaO晶体,为离子晶体结构,属于FM-3M空间群,几何优化后晶格常数为a=b=c=0.343 3 nm,与实验测量值0.344 8 nm符合良好.本研究选用CaO原胞作为研……
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