资源描述：
《氧化钇稳定立方氧化锆晶体中空位和杂质的电子结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第42卷第8期物理学报Vol.42No.819938ug1993年月ACTAPHYSICASINICAA氧化忆稳定立方氧化错晶体中空位和杂质的电子结构邱元武张波o,00092同济大学Phl研究所上海2刘建成,上海00050中国科学院上海硅酸盐研究所21992年g月7日收到;199211月21日收到年修改稿DV)一。用分离变量(X方法计算了氧化忆稳定立方氧化错晶体中氧空位和二价和三价钻杂质离子的电子结构.用各种簇模拟氧空位的不同组态和钻离子的不同配位.报道了各种簇的单电子本征值和电荷分布.用过渡态计算获得光学跃迁的能量,并与实验数据进行了比较
2、.讨论了组分和热处理对晶体吸收光谱的影响.PACC:7110;3120H;717;71550C、一引言Z一。、、氧化忆稳定立方氧化错(YSE)晶体ZrOYzO具有折射率高色散强硬度高和物化性能稳定等特点.它在高温结构材料、高温和常温光学元件、氧敏元件、激光基质等方面都有应用..2YSZeksav〔〕的光学性质已成为人们关注的研究课题[ljAlndro等人研究了组分和,热处理对未掺杂和掺钻YSZ吸收光谱的影响发现吸收光谱随真空退火和不同的氧化忆浓度而变化.作者将这种变化归结为下列原因:(1)真空退火导致缺氧,使晶体中产生剩余,.;3十‘+电子
3、另一方面Y取代Zr形成的氧空位和很易改变价性的钻离子作为电子陷阱剩,C少余电子填充了氧空位和钻离子在带隙中的局域态同时十离子通过电荷转移还原为,,.+C少离子于是从价带到这些局域态的光学跃迁成为不可能从而使吸收光谱变化(2)。,+,C离子的浓度和氧空位的浓度都随氧化忆的浓度增大而增大于是具有较低配位数的,.C了+和十C护离子的光学跃迁增强从而使吸收光谱变化.,一DV)。本文的目的是为上述的讨论提供理论依据为此用分离变量(X方法[3]计算簇o6r4‘+,00r45+00r、‘+rZ、(VOZ)(V0Z)和(V0Z)以分别模拟ZO晶体中二价一价
4、和中性的oZ+,o+o,o。‘0一,o。’一,o46一o;5一氧空位(VV和V)簇(CO)(CO)(CO)和(CO)以分别模拟:.r‘+。,+。,+ZO晶体中六配位和四配位的Zr格位中的C和C离子将这些簇的单电子本征S‘,2一r值与簇(ZrO)卜的单电子本征值比较就可以知道局域态在Zr0晶体的OZpZ4d带隙中的位置.用Slater的过渡态理论闭可以计算得到光学跃迁能量,以与实验比较.、二计算方法,Z,,YSZ属于萤石结构晶体的分子式可以表示为RX其中R代表阳离子X代表阴离1298物理学42卷.,.R,R子每个被8个等价的相邻X包围形成立方
5、体的角则在立方体的中心每个X被.,4R4R*小a个等价的的面体包围的格位对称性为O而X的格位对称性为T晶格参数Z。,Z,·.12mo,a514n[5〕与Yo的浓度有关当Yo的浓度为l%时=omr:‘,一,o6r;6+,o6r45+,o6r4‘+,o。’o一,计算的簇为(zo)(vOZ)(VOZ)(VOZ)(CO)o69一,o;6一o45rS‘,一r‘+,(CO)(CO)和(CO)一(ZO)代表未掺杂YSZ中Z离子它由1个中心,.,r‘+8r4+*o6Zr。6+Z离子和个相邻O卜离子组成Z离子的格位对称性为O(VO)o65+。一,,(VOr4
6、or‘oZ”o+oZ)和(VOZ)“分别代表未掺杂YSZ中的氧空位VV和V每个簇“一,2一4+,2一由1个中心0空位6个相邻0离子和4个最近邻Zr离子组成0空位的格位对.,.Ji〕06‘“-称性为T这模型与Cho和Takeuchils所用的相似氧空位作为氦原子处理(C0)o69一‘十+o3+,和(CO)分别代表YSZ中6配位的Zr格位中的C少和C离子每个簇曲1个中+。,+,心C扩或C离子和相邻0卜离子中的6个组成中心离子的格位对称性为D3d.o;6一o45一4r‘+oZ+o3+,(eo)和(eO)分别代表YSz中配位的z格位中的e和C离子每
7、个簇1oZ+o3+2一4,由个中心C或C离子和相邻0离子中的个组成中心离子的格位对称性为Td.Dv一X。方法‘〕.已成功地用于计算晶体中过渡金属的电子结构比本文中用以获得原,..aza子轨道的交换参数由Schwar[0]给出而一070用于簇的计算基组包括下列原子轨一,一,一一.:5o1545r555r。‘2一r154po6r4道()的1ZpC的Z的1对于(ZO)和Z的对于(VOZ)采,:5,o5一,r5一5r。’2-用了冻结蕊模型下列原子轨道被冻结O的2e的13pZ的14对于(ZO)一6;,.和Zr的154p对于(VoOZr)离散点取为18
8、00计算中用了自洽电荷近似和Mulhken.,,,〔‘。〕‘++。十o+十布居分析对于ZrV了V和V用自旋非极化计算而对于C少和C少用自旋极化计算.考虑了簇周围8个单胞中离子在势
