文档介绍：高等材料结构学戴欢**********对象材料:铌酸锂晶体(LiNbO)。3对铌酸锂晶体研究的意义和价值:铌酸锂晶体是一种集电光、双折射、声光、非线性光学、光弹、压电、光折变、热释电、铁电与光生伏打效应等性质于一身的人工晶体材料,多年来备受人们的青睐。它广泛应用于集成光和光波导,如光放大调制器、二次谐波器、Q-开光、光束转向器、相连接器、介电波导、存储元件、全息(光)数据处理装置等。铌酸锂晶体在常温下为铁电相,当温度高于局里温度时为顺电相。其结构决定了它的这些性质,下面将从其常温下的晶体结构、缺陷结构、电子能带结构、显微结构以及纳米结构分别对其作一个简单的介绍。八面体按下述顺序交替出现:一个中心有Nb的氧八面体,两个在其公共面上有Li的氧八面体(图中未用直线连接),在其八面体空隙中,1/3由Li原子占据,1/3为Nb,1/3为空穴。沿着C轴方向,原子排列顺序如下:Nb、空穴、Li、Nb、空穴、Li,……铁电相中,Li和Nb都沿着C轴发生了位移,在C轴产生了电偶极矩,即出现了自发【1】。极化,图中靠右边的水平线代表氧平面常温下,铌酸锂晶体空间群为R3C,晶格常数为:a=b=。。】2【:。各原子坐标如下A,c=→→→=(0,0,3)√=(基失坐标:a3/2,-1/2,0),a=(0,1,0),a321.【3】:符号铌酸锂晶体等效晶位的wyckoff铌酸锂晶体的缺陷结构:在理想的铌酸锂晶体中,沿着C轴方向,每个八面体之间以共面的形式连接,理想的堆积顺为:…-LiO-NbO-VacO-LiO-NbO-VacO-…(VacO表示空位八6666666面体)当晶体中存在缺陷时,理想的堆积情况在局部被打乱,如图所示,【5】。原子成建情况也发生巨大的变化.【4】【5】为缺图中上图为无缺陷铌酸锂晶体的三维晶体结构,下图陷态的铌酸锂晶体的三维晶体结构。由于锂离子和铌离子的半径几乎5+2-键强度大约是-ONb但由于且处于相似的畸变氧八面体中,相同,+2-键强度的5倍,所以-OLNLi晶体中易于形成本征缺陷,即锂位被铌离子占据,并且晶体必须保持电中性,形成了LN晶体的缺陷结构。铌酸锂晶体的电子能带结构:晶体的电子能带结构可用CASTEP软件进行直接计算。在能带和态密度计算时采用局域密度近似(LDA)的CA-PZ(一种局域近似交换相关能函数)和赝势相结合的方法。布里渊区的求和是通过Monkhorst-Packgrid网络的特殊K点取样来完成的,结构优化和性质计算使用的Monkhorst-PackK点取样网格均为6mesh×6mesh×6mesh。采用局域密度近似计算晶体的电子能带结构时,得到的能带间隙比实验结果偏小。【6】:先算倒格矢,然后画倒格子,最后在倒易空间垂直布里渊区平分面得到布里渊区,如图:说明如下:】【7,为铌酸锂晶体的能带结构和态密度曲线:如图能带结构由但部分构成:低于-15eV的区域;-5~0eV之间的价带;0eV以上的导带。价带的顶部在X点而导带的底部在Y点,均不在G点(布里渊的中心),即铌酸锂晶体为间接能隙晶体。图中表。【7】为铌酸锂晶体的分态密度和全密度图。图由图的部分态密度可知,在由-,主要由O原子的2s电子态组成。-5~0eV之间的价态主要由N