LiNbO₃和LiTaO₃晶体电子结构、平面声波和光折射特性

来源期刊：无机材料学报2016年第2期

论文作者：邵栋元 程南璞 陈晶晶 李孝 陈志谦 李春梅 惠群

文章页码：171 - 179

关键词：第一性原理;电子结构;弹性常数;平面声波;LiNbO₃;Li TaO₃;

摘    要：本研究基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法计算了LiNbO₃和Li TaO₃的晶格参数、电子结构和弹性常数,并利用Christoffel方程研究了二者平面声波特征。结果表明:两者的理论计算晶格参数和弹性常数与实验值接近,禁带宽度分别为3.78和3.98 e V,导带底和价带顶主要由O-2p和Nb-4d（Ta-5d）态电子贡献。化学键理论揭示Li和Nb（Ta）与O原子之间有两种成键类型。电荷布局分析结果显示有两种相应的重叠布居数,Nb（Ta）–O键呈现强共价键作用,并且Nb–O（Ta–O）键长小于Li–O键长。LiNbO₃和Li TaO₃晶体平面声波有两支横波和一支纵波,纵波速度大于横波速度,在xy平面呈现六重对称性,在xz和yz平面各向异性程度强于xy平面,沿[001]、[001]晶向上两支横波振动速度相等。最后利用模守恒赝势（Norm-conserving）计算了介电常数和静态折射率,计算表明LiNbO₃晶体的折射性能和非寻常光（e光）离散程度均强于Li TaO₃晶体。