0—8eV之间主要来源于Eu的5p,6s轨道的贡献,Mg的2p,3s轨道的贡献很小,可见,Eu0.125Mg0.875F2价带主要由F2p态电子构成,导带主要由Eu的5p,6s态电子构成。当掺杂Eu的MgF2受到可见光照射时,杂质能级上的电子具有了能量便可以跃迁到导带,而价带上的电子也可能跃迁到杂质能级,形成导带和价带上的光电子和空穴对,从而具有可见光响应。所以,掺杂Eu的MgF2在可见光下具有可见光响应的原因不是由于禁带宽度减小,而是由于杂质能级的出现,这也印证了前面的能带结构分析。 3.2.3 Eu0.125Mg0.875F2的光学性质
图(4)示出了Eu0.125Mg0.875F2的吸收光谱。图(4)中四个吸收波峰H1,H2,H 3,H4所对应的能量分别为2.48eV,4.06eV,7.82eV,9.15eV。由于Eu的掺入,我们结合(3)、(4)图可以发现,吸收峰H4主要是由于F2p—Eu5p之间的跃迁,H3主要是由于F2p—Eu6s之间的跃迁,H1主要是由于Eu6s—Mg2p之间的跃迁,而H2是由F4d—Eu4f之间的跃迁。通过能带图、态密度可以看出,由于MgF2晶体中Eu的掺入,出现的H1以及H2的吸收峰是非掺杂所没有的,并且增强了在H 3,H4 处的吸收能力。这些结果说明,Eu的掺入对Mg F2晶体的光学性质有重要的调制作用。
4.总结
本文基于第一性原理的密度泛函理论及LDA的超软赝势的计算方法,计算
了Eu掺杂Mg F2晶体的几何特性、电子特性和光学特性。计算发现,在Eu掺杂Mg F2晶体后,Eu0.125Mg0.875F2体系的结构基本不变,超晶胞的体积会有所增加。掺杂Eu后导带和价带相对Fermi能级都发生了明显的下移,体系的禁带宽度减小不明显,但出现了杂质能级,由此使得掺杂后的Mg F2发生可见光化。基于获得的能带结构,进一步计算了掺杂Eu后体系的光学性质。结果表明,Eu掺
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杂对体系的光吸收系数有重要的调节作用。所以结果对相关材料的制备及其在光纤通讯及激光器件方面的应用具有一定的理论指导作用。
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