若干典型三元化合物晶态材料功能调控机理的理论研究

本课题紧密围绕重大研究计划的总体目标，以含有VB、VIB和VIIB族元素的一系列典型三元化合物晶态功能材料为主要研究对象，采用密度泛函理论模拟方法研究材料各种宏观物理性质与微观电子结构之间的内在关系及其影响因素，探索通过在原子层次上控制杂质或缺陷等手段改变体系的构型和组成，实现材料光、电、磁等性能调控的可能途径和内在规律，为相关新型红外非线性光学材料和磁性材料的开发和可控制备提供可靠的理论依据和设计思路。

本课题按照原定计划完成了基于第一性原理计算结果和长度表象方法的晶态材料二阶倍频系数程序的编写工作，并提出了一种基于能带结构分解的二阶非线性倍频效应来源的分析方法。应用上述程序和方法，本项目系统考察了一系列含有VB、VIB和VIIB族元素的三元和多元化合物的电子结构和光学等各种物理性能。通过对具有黄铜矿结构的各类晶态材料(包括相应的缺陷和固溶体体系)进行了深入研究，揭示了这些晶态材料的各种宏观物理性质(包括线性和二阶非线性光学性质、电学性质以及热电性质)与体系的微观电子结构之间存在密切联系，而后者又取决于材料的构型和组成。因此可以通过改变化合物单胞外形以及引入杂质或缺陷等手段来改变材料的光学、电学以及热电等性能。根据理论计算结果，我们进一步指出了一些可能具有优良红外非线性光学性能的晶体材料以及对已有体系进行性能提升的可能途径。此外，本课题还与实验小组紧密合作，对新近合成得到的多种晶态材料的二阶倍频效应以及光反应活性等性质的来源及其影响因素进行了解释。本项目的研究成果可为新型红外非线性光学晶体等功能材料的开发和制备提供可靠的理论依据和设计思路。