密度泛函理论协同调控优化Ⅰ族碱金属掺杂KH_(2)PO_(4)晶体性能OA
为提升磷酸二氢钾(KDP,KH_(2)PO_(4))在高功率深紫外激光器的服役性能,本工作基于密度泛函理论系统研究了ⅠA族(Li,Na,Rb,Cs)碱金属掺杂对KDP多物性协同调控。构建K_(1–x)M_(x)H_(2)PO_(4)(M=Li,Na,Rb,Cs;x=0.25,0.50,0.75)模型,从几何结构、形成能、分子动力学及弹性本征值等方面评估结构与热力学稳定性,并结合能带结构、态密度和频率依赖介电函数揭示掺杂对电子结构和光学响应的影响规律。结果表明,所有掺杂体系在工作温度范围内均保持四方骨架和力学稳定性,带隙整体处于5 eV以上的宽带隙区间,不同元素与掺杂浓度可在间接、准直接、直接带隙特征以及深紫外吸收边位置上实现可调;其中Cs掺杂在特定组分下诱导明显的带隙类型转变并显著增强深紫外吸收和极化响应。力学分析显示,各体系整体保持中等刚度和合理延展性,Na,Rb,Cs掺杂在部分组分兼具较高杨氏模量与较大Pugh比值,有利于在保证结构可靠性兼顾缓解脆性。上述结果为在保持KDP结构与力学稳定性的前提,通过ⅠA族(Li,Na,Rb,Cs)碱金属掺杂实现带隙结构与深紫外光学性能的协同优化提供了理论依据,为高功率深紫外非线性光学晶体的成分设计与工程应用提供了可参考设计思路.
朱文彬;陈长城;王正君;云雄飞;韩昭;拓娅莉;杜钰玺;高树理;陈文;关晓宁;谢江舟;刘刚;芦鹏飞
西安建筑科技大学理学院,西安710055西安建筑科技大学理学院,西安710055西安建筑科技大学理学院,西安710055西安建筑科技大学理学院,西安710055西安建筑科技大学理学院,西安710055西安建筑科技大学理学院,西安710055西安建筑科技大学理学院,西安710055西安建筑科技大学理学院,西安710055西安建筑科技大学理学院,西安710055北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室,北京100876新南威尔士大学机械与制造工程学院,澳大利亚新南威尔士州2052北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室,北京100876北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室,北京100876
数理科学
磷酸二氢钾ⅠA族(LiNaRbCs)碱金属掺杂密度泛函理论光学性质
《物理学报》 2026 (13)
P.385-400,16
国家重点研发计划(批准号:2023YFB3608900)国家自然科学基金(批准号:62305262)陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2024JC-YBMS-021,2025JC-YBMS-037)资助的课题。
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