尿素晶体的线性和非线性光学性质的从头算研究

采用从头计算平面波赝势方法(pwp)和局域密度近似,计算了尿素晶体的电子能带结构和光学性质,计算表明尿素晶体属直接带隙晶体,计算带隙为5,lleV。在剪切操作下,采用密度矩阵理论计算了介电常数和倍频系数,理论结果与实验符合甚佳,并成功地将二阶非线性光学系数谱的特征峰与介电函数光谱结合起来,按单、双光子共振项进行了分析。不同跃迁过程对二阶非线性光学系数的贡献

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第 2 2卷第 2期 20 0 8年 6月

湖北汽车工业学院学报J u n l fHu e tmoieI d sr sI si t o r a b i o Auo t n u t e n t ue v i t

Vo . No.2 1 22

Jn 2 0 u.08

尿素晶体的线性和非线性光学性质的从头算研究杜文风 .罗军 z时( .汉科技大学 1武材料与冶金学院，湖北武汉 4 0 8: 2湖北汽车工业学院理学部，湖北 30 1 .

十堰 4 2 0 ) 4 0 2

摘

要：用从头计算平面波赝势方法 (WP和局域密度近似，算了尿素晶体的电子能带结构和光学性质 .采 P )计计

算表明尿素晶体属直接带隙晶体，计算带隙为 51e 在剪切操作下 .用密度矩阵理论计算了介电常数和倍频 .lV采系数，论结果与实验符合甚佳，成功地将二阶非线性光学系数谱的特征峰与介电函数光谱结合起来，单、理并按双光子共振项进行了分析。不同跃迁过程对二阶非线性光学系数的贡献的研究表明 .阶非线性光学极化率在低频二下几乎全部来自于虚电子过程

关键词：电子结构；学性质；阶非线性极化率光二中图分类号： 4 7 0 3文献标识码：A 文章编号：0 8 5 8 ( 0 8)2 0 5— 5 10— 4 3 20 0— 0 2 0

Ab I i o S u y o n a n n i e r Op i a o e t s n t t d fLi e ra d No l a t lPr p ri i n c eo e ytl fUr a Cr sa

D n L oS i n uWe g, u h u j( . leeo tr l n tl ry,Wu a iest f ce c n e h oo,Wu a 3 0 1 1 Colg fMae a dMeal g i a u h nUnv ri o in ea dT c n lg y S y h n4 0 8,Chn; ia 2 D p . fB scS in e,Hu e tmoieI d sre nt ue hy n4 2 0 . e to ai ce c s b i o t n u t sIsi t,S ia 4 0 2,C ia Au v i t hn )

Ab t a t A s se t b i i o su y o es c n— r e p ia e p n ef n t n

n ed e e t c sr c: y t ma i a nt t d ft e o d o d ro t l s o s u c i sa d t i lc r c i h c r o h if ncin o r a c y t l sp ro me .S e i c ly,t il crc f n to n he s c n—h r n c u to fu e r sa swa e f r d p cf al i he d ee ti u c in a d t e o d a mo i g ne ai n r s o e c efc e to e defe u n y r n e h v e a c l t d Th g l c u a e e r to e p ns o fi i n v ra wi r q e c a g a e be n c lu a e . e hih y a c r t

fl p tn a rjce u me t ae (A me o a sdi teclua o . h sl r i ul oe t l o t a g ne w v P W) t dw s e a lt n T e eut ae n - i p e d d h u nh c i r s g o g e me twih t e e pe i n s o d a r e n t h x rme t.Th c o c p c me h n s o h i a n o ln a p i a e mir s o i c a im ft e lne r a d n n i e r o tc l p o e te fu e r sa a e n a a y e o p i g o tc ls e tu a d t ac l td e e to i r p riso r a c t lh sb e n lz d by c u ln p ia p cr m n hec l u a e l c r n c y sr c u e Thev rua l cr n p o e sa d vru lh l r c s a e a s e n p ro me tu t r . it lee to r c s n it a o e p o e sh v lo b e e f r d,we fn h t d t a i t it a oe p o e si a l o c n rb to o n n i e ro i a e p ns . hevru lh l r c s sne ry n o ti u in t o ln a ptc l s o e r Ke r y wo ds:ee to i tu t r;o tc lp o e te;s c n o d rn n i e rs c p i ii l cr n c sr c u e p

i a r p ris e o d— r e o ln a us e tb lt y

尿素晶体是最早应用的有机非线性晶体之一 . 具有较大的双折射率和小的折射率温度系数 .能在室温下实现紫外倍频的稳定输出等优点：另外它是

17 9 9年 . r l2 Mor l1用 C D/法对尿素晶体 et等使 N O S方进行了研究 .之后 S e d n[ v n e s1 3等用该方法计算了尿

素晶体的介电常数；9 3年 .e ie和 Aln1用 19 Lv n l[ a4采第一性原理计算了尿素晶体的光学性质 .并指出非

结构最简单的有机晶体之一 .因而备受关注 7通 I过研究其电子能带结构有助于全面了解有机晶体中的非线性光学效应的产生机理 .而更有效地寻从

线性局域修正的重要性：年来哲帅等[近林 5 1和韩胜元等[ 6 1别用密度泛函理论对该晶体的光学性质也分进行了相关计算。对于非线性光学系数的理论研究

找和设计新型有机非线性光学晶体材料早在

收稿日期： 0 8 OlO 20一— 7作者简介：杜文风 ( 9 0,,北天门人，士生，事非线性光学方面的研究。 1 8一)男湖硕从

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