压强对MgO光弹系数影响的第一性原理研究.pptxVIP

压强对MgO光弹系数影响的第一性原理研究汇报人：2024-01-25

CATALOGUE目录引言第一性原理计算方法MgO晶体结构和电子性质压强对MgO光弹系数的影响结果讨论与对比分析结论与展望

01引言

MgO作为一种重要的光学材料，在高压环境下的光学性质研究具有重要意义。压强对MgO光弹系数的影响直接关系到材料在高压环境下的稳定性和可靠性。第一性原理计算能够从原子层面揭示压强对MgO光弹系数影响的物理机制。研究背景和意义

123目前关于压强对MgO光弹系数影响的研究主要集中在实验测量和理论模拟两个方面。实验测量方面，通过高压实验技术可以获取MgO在不同压强下的光学性质数据，但实验条件苛刻且成本较高。理论模拟方面，基于第一性原理计算的方法可以模拟MgO在高压环境下的原子结构和电子性质，进而预测其光学性质。压强对MgO光弹系数影响的研究现状

研究目的通过第一性原理计算的方法，系统研究压强对MgO光弹系数的影响，揭示其物理机制，为高压环境下MgO光学性质的研究提供理论支持。研究内容建立MgO的晶体结构模型，通过第一性原理计算方法模拟不同压强下MgO的原子结构和电子性质；计算并分析压强对MgO光弹系数的影响；探讨压强影响MgO光弹系数的物理机制。研究目的和内容

02第一性原理计算方法

Kohn-Sham方程通过引入无相互作用的电子系统，将有相互作用的复杂多体问题转化为单电子问题，从而简化了计算过程。交换关联泛函描述了电子间的相互作用，常用的有局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）等。Hohenberg-Kohn定理确立了体系的基态性质由电荷密度唯一确定，为密度泛函理论提供了严格的理论基础。密度泛函理论

模守恒赝势要求赝波函数与真实波函数在截断半径内具有相同的模和电荷密度，保证了计算的准确性。超软赝势通过引入投影算符和补偿电荷，降低了截断能，提高了计算效率。PAW赝势结合了模守恒赝势和超软赝势的优点，具有更高的精度和效率。赝势方法

决定了波函数展开的基组大小，需要足够大以保证计算的精度。截断能用于描述布里渊区的采样点，需要足够密集以保证计算的收敛性。k点网格包括能量收敛、力收敛和位移收敛等，用于判断计算是否达到预设的精度要求。收敛标准计算参数设置

03MgO晶体结构和电子性质

03MgO晶格常数随压强的增加而减小，表明晶体在压缩过程中原子间距减小。01MgO属于立方晶系，具有NaCl型晶体结构。02在MgO晶体中，Mg原子和O原子分别占据晶格的交点和面心，形成离子键。MgO晶体结构

MgO是一种宽带隙绝缘体，其带隙宽度约为7.8eV。Mg原子失去两个价电子成为Mg^2+离子，而O原子获得两个电子成为O^2-离子。MgO的电子结构主要由O2p轨道和Mg3s轨道构成，其中O2p轨道对带隙的形成起主导作用。010203MgO电子性质

压强对MgO晶体结构和电子性质的影响随着压强的增加，MgO晶格常数减小，导致原子间距减小和离子键强度增加。在高压下，MgO的电子结构发生变化，可能导致其光学性质和电学性质的改变。例如，高压下的MgO可能表现出金属性或者半导体性。压强增加使得MgO带隙宽度减小，电子从价带跃迁至导带所需的能量降低。压强对MgO晶体结构和电子性质的影响可以通过第一性原理计算进行模拟和预测，为实验提供理论指导。

04压强对MgO光弹系数的影响

光弹系数定义及测量方法光弹系数定义光弹系数是描述材料在光学和弹性性质之间相互作用的一个重要物理量，它反映了材料在受力变形时光学性质的变化。测量方法光弹系数的测量通常采用光学干涉法、布里渊散射法等方法，通过测量材料在不同压强下的光学性质变化，可以得到光弹系数的数值。

采用高压实验装置，对MgO样品施加不同的压强，同时利用光学测量系统测量样品在不同压强下的光学性质变化。实验方法实验结果表明，随着压强的增加，MgO的光弹系数呈现出先增大后减小的趋势。在压强较低时，光弹系数随压强的增加而增大；当压强达到某一临界值时，光弹系数达到最大值；随着压强的进一步增加，光弹系数逐渐减小。实验结果压强对MgO光弹系数影响的实验结果

理论模型基于密度泛函理论和弹性力学理论，建立MgO的光弹系数与压强之间的理论模型。该模型考虑了材料电子结构、晶格振动等因素对光弹系数的影响。理论分析通过理论计算，可以得到MgO在不同压强下的光弹系数。理论结果表明，随着压强的增加，MgO的电子结构和晶格振动发生变化，导致光弹系数呈现出先增大后减小的趋势。这一结果与实验结果相符，验证了理论模型的正确性。压强对MgO光弹系数影响的理论分析

05结果讨论与对比分析

结果讨论010203在不同压强下，MgO的光弹系数呈现出明显的变化。随着压强的增加，光弹系数逐渐减小，表明压强对MgO的光学性质具有显著影响。通过分析电子结构和能带结构