用第一性原理研究K空位对 KDP晶体激光损伤的影响

用基于密度泛函理论及超软赝势的第一性原理研究了KH2PO4(KDP)晶体中K空位的电子结构、形成能及驰豫构型.讨论了K空位形成后电荷密度的重新分布、相应的电子态密度和能带结构等性质.计算得到中性K空位的形成能为6.5 eV, 远小于间隙K原子点缺陷形成能13.07 eV.K空位的存在使晶胞体积增大, 分别沿结晶学轴a方向增大近0.8%,b方向增大近0.87%,c方向增大近1.2%,同时使与之配位的8个氧原子发生较大位移,使这8个氧形成的空腔体积增大近3.2%.空腔体积的增大不仅促进了各种点缺陷的扩散迁移,而且有利于其它杂质原子的填隙.K原子迁移率的增大会引起离子电导率的增大,因而会降低KDP的激光损伤阈值,因此从这个方面讲,K空位的存在是不利的.但是如果能从实验上(如热退火)利用K空位所造成的扩散通道排出或改善缺陷结构,则可提高KDP晶体的光学质量.