Ba(Mg1-3Nb2-3)O3復(fù)合鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì).pdf

1、透明陶瓷因具有特殊功能和先進(jìn)陶瓷固有的一些特性，在光學(xué)窗口、激光和光電開(kāi)關(guān)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著數(shù)字相機(jī)和可視移動(dòng)電話(huà)等便攜式設(shè)備的發(fā)展，作為光學(xué)部件的光功能元件也日趨小型化，因此，對(duì)更高折射率透明陶瓷的探索仍是熱點(diǎn)。本文采用固相燒結(jié)法制備了Ba(Mg1/3Nb2/3)O3(BMN)體系陶瓷，表征并分析了其結(jié)構(gòu)，繼而設(shè)計(jì)了六方、立方BMN和Sn4+摻雜BMN(Sn4+: BMN)的結(jié)構(gòu)模型，采用基于密度泛函理論（Density F

2、unctional Theory, DFT）的贗勢(shì)平面波法（Pseudopotential Plane Wave, PP-PW）程序包，分別計(jì)算了它們的電子結(jié)構(gòu)，分析和探討了其本征光學(xué)性能，并初步預(yù)測(cè)了Sn4+:BMN的折射率和透過(guò)率等性能，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)采用X射線(xiàn)衍射分析和Raman光譜等測(cè)試手段對(duì)制備的純BMN體系和Sn4+: BMN體系進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明：對(duì)于純BMN體系，隨燒

3、結(jié)溫度的升高，結(jié)構(gòu)由立方向六方過(guò)渡，1600℃時(shí)，BMN近乎純六方結(jié)構(gòu)；對(duì)于Sn4+: BMN體系，隨Sn4+摻量的增加，結(jié)構(gòu)由六方向立方過(guò)渡，當(dāng)Sn4+摻量高于10 mol％時(shí)，體系為純立方結(jié)構(gòu)。運(yùn)用Rietveld全譜擬合法分別確定了BMN體系和Sn4+:BMN體系的相結(jié)構(gòu)，并對(duì)相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了表征，從而設(shè)計(jì)了立方、六方BMN以及立方Sn4+:BMN晶體結(jié)構(gòu)模型。
　　(2)計(jì)算了純BMN體系的電子結(jié)構(gòu)并分析預(yù)測(cè)了其光

4、學(xué)性能。計(jì)算結(jié)果表明：六方BMN具有Eg=2.728 eV的間接帶隙，費(fèi)米面附近的能帶結(jié)構(gòu)主要由O-2p和Nb-4d軌道的電子態(tài)密度決定；在可見(jiàn)光區(qū)，折射率為1.91-2.14，1 mm厚的BMN單晶透過(guò)率約為77-83%，并伴隨有一定的色散現(xiàn)象。
　　(3)計(jì)算了Sn4+: BMN體系的電子結(jié)構(gòu)并分析預(yù)測(cè)了其光學(xué)性能。電子結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果表明其具有間接帶隙性質(zhì)，費(fèi)米面附近的能帶結(jié)構(gòu)主要由 O-2p和Nb-4d、Sn-5p軌道的電子態(tài)