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金刚石晶体能带计算与光谱分析
李海东 , 申 玉 , 温 雅 , 张申金 , 宗 楠 , 薄 勇 , 彭钦军 ,
量子电子学报
2023, 40 (6):
899-916.
DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2023.06.010
金刚石具有高的热导率、宽的光谱透过范围、大的拉曼增益系数和大拉曼频移等优势,已成为拓展波长、获得高功率高光束质量新波长的重要拉曼介质。我们利用第一性原理对金刚石晶体晶格参数、能带结构、态密度、声子谱等进行了完整的计算,系统地分析了结构特征、频谱、能带间隙及电子分布特性。在此基础上,进行了金刚石晶体光谱分析,考虑了电子运动态及电场方向对于能带间隙的影响。金刚石晶体在<1 0 0>晶向上最易受电场影响,在<1 1 1>晶向上最稳定。给出了全部本征振动模式和相应的频率,结果表明泵浦光沿着<1 1 0>晶向入射、并沿着<1 1 1>晶向偏振时拉曼增益最大。同时我们也讨论了光谱区域内多声子吸收机理,可为金刚石拉曼激光效率提升、波长拓展提供理论依据。
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