Y-,3-Al-,5-O-,12-物性的第一性原理研究.pdf

1、本文通過第一性原理研究了釔鋁石榴石(YAG)的物性。主要采用了密度泛函理論研究YAG的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)和熱輸運(yùn)性質(zhì)。本文的研究可以加深人們對YAG上述性質(zhì)的理解。
　　 首先模擬出YAG的X射線衍射譜，與實(shí)驗(yàn)測得的YAG的X射線衍射譜吻合的很好，進(jìn)而優(yōu)化了YAG的晶體結(jié)構(gòu)，得到晶格常數(shù)a=1.2223nm。采用廣義梯度近似(GGA)，研究了YAG的電子結(jié)構(gòu)，得到了YAG的態(tài)密度(DOS)和分波態(tài)密度(PD

2、OS)，認(rèn)為YAG的價(jià)帶基本上由O的2p電子態(tài)貢獻(xiàn)，而導(dǎo)帶基本上由Y的4d電子態(tài)貢獻(xiàn)。同時(shí)，研究了YAG的光學(xué)性質(zhì)，得到了YAG的介電函數(shù)譜、折射率譜、吸收譜、反射譜、損耗譜，結(jié)合YAG的DOS可知，在-10eV處的峰值主要源自Y的4d電子態(tài)和O的2p電子態(tài)間的躍遷，在-25eV處的峰主要源自Y的4d電子態(tài)和O的2s電子態(tài)間的躍遷，而在-30eV處的峰主要源自Y的4d電子態(tài)和Y的3p電子態(tài)間的躍遷。計(jì)算表明，YAG在可見光波段透明。

3、r>　　 基于密度泛函微擾理論(DFPT)結(jié)合模守恒贗勢方法進(jìn)行晶格動(dòng)力學(xué)模擬。得到了YAG的聲子態(tài)密度、分波聲子態(tài)密度和聲子的色散譜。利用第一布里淵區(qū)的特殊點(diǎn)取樣方法，計(jì)算了YAG的比熱容和布局?jǐn)?shù)平均的聲子群速度。在非諧相互作用下，利用費(fèi)米黃金公式結(jié)合第一布里淵區(qū)的特殊點(diǎn)取樣方法，得出了YAG非諧聲子平均自由程。綜合考慮了兩種聲子散射機(jī)制，得到了YAG陶瓷的熱導(dǎo)率。結(jié)果表明，對于YAG陶瓷，在低溫時(shí)，晶界散射將對熱阻起主要作用；在高