相变及空位缺陷对CaF2在高压下光学性质的影响

本文采用第一性原理方法,计算了CaF2的理想晶体和含钙、氟空位点缺陷晶体在100 GPa压力范围内的光吸收谱和折射率.吸收谱数据表明,压力因素诱导的两个结构相变对CaF2的吸收谱均有影响:第一个相变将导致其吸收边蓝移,而第二个相变却引起其吸收边红移.钙空位点缺陷会使得CaF2的吸收边微弱蓝移,但氟空位点缺陷却导致其吸收边有显著的红移.然而,这些红移的行为并未使得CaF2晶体在250-1000nm的波段范围内出现光吸收的现象(是透明的).532 nm处的折射率数据显示,在CaF2的三个结构相区(Fm3m、Pnma、P63/mmc相区),其折射率均随压力增大而增加;同时,高压结构相变以及氟空位点缺陷也使得CaF2的折射率增大,但钙空位点缺陷却导致其折射率减小.数据分析表明,CaF2晶体有成为冲击窗口材料的可能,本文所获得的信息对未来的实验研究有参考价值.