【摘 要】
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石英光纤材料是许多技术领域的关键材料,广泛应用于高功率激光器以及微电子和光电器件。其性能往往会受到光纤材料中存在的各种本征点缺陷如氧空位中心(ODC)、过氧链缺陷(POL
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石英光纤材料是许多技术领域的关键材料,广泛应用于高功率激光器以及微电子和光电器件。其性能往往会受到光纤材料中存在的各种本征点缺陷如氧空位中心(ODC)、过氧链缺陷(POL)、E’色心等缺陷的制约;而且在其制造过程中常常引入H、F等掺杂缺陷也可能影响其性能。所以研究外来引入粒子与本征点缺陷的相关反应机制以及钝化机制对于石英光纤的更好应用有着重要的意义。本文系统介绍了基于第一性原理方法的密度泛函理论对石英光纤模型中的本征点缺陷性质、掺杂缺陷性质以及本征点缺陷与常见非金属掺杂粒子间的反应路径以及钝化作用,对提高石英光纤材料的的抗辐射强度具有重要意义。本文研究的主要内容如下所示:(1)基于第一性原理的密度泛函理论,研究过氧链缺陷(POL)与掺杂粒子H在分别在基态或者三重态下的不同反应机制。由此得到其不同的稳定反应构型。应用GW+BSE方法计算缺陷结构的相关光电性质。研究结果中我们给出了在不同条件下过氧链缺陷的不同反应机制和具体反应产物的原子结构变化、光学吸收谱、电子结构等性质。(2)研究氧空位缺陷ODC(I)的原子结构,电子结构和光学性质以及ODC(I)与氢、氟掺杂缺陷的相关性质。通过分析不同大小元环下的氧空位缺陷,找出形成能最低的构型位置,分析计算这些缺陷结构的电子结构和光学性质,研究H或F粒子注入后产生的钝化作用机制和钝化效果,提高了电光性能和抗辐射韧性以及深紫外区的光传输性能。
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