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adf:d轨道_f轨道相关的局域激发态_以及内层电子的激发

这是本文档旧的修订版!


d轨道、f轨道相关的局域激发态,以及内层电子的激发

背景讨论

对于周期性体系的激发,常见的有如下几种处理方式,各有优缺点:

1)固体材料的紫外-可见光吸收,对应着电子的激发,周期性体系的密度泛函理论中,最流行的方法,是通过TDDFT计算得到该体系的介电函数(对不同频率的光照的介电常数)。之后由介电常数得到光吸收强度:

吸收强度=2*该频率的光子能量/ћ/光速*(0.5*( (dr2+di2)-dr)1/2 )1/2,单位为nm-1

其中dr为介电函数的实部,di为介电函数的虚部。

可以使用BAND模块可以计算介电常数。

优点:使用TDDFT理论,对电子激发的处理较为合理;

缺点:不容易分析激发态的构造,也很难指定将电子从某个占据轨道激发到另一个空轨道;事实上不适用于由浓度很低的杂质引起的光吸收(使用这种方法计算浓度很低的杂质光吸收,杂质的吸收峰会被淹没在基底材料的吸收峰里面,几乎无法分辨出来,因为强度与浓度成正比,浓度趋近于0,则对吸收峰的贡献也会趋近于0)。因此适用于一般材料的光吸收,不适合杂质引起的光吸收。不过也许将掺杂后总的吸收强度与掺杂前的吸收强度相减之后,得到杂质对吸收的贡献,之后将其放大一定倍数。这样的杂质吸收峰,也许可以与实验测量的杂质吸收峰(将掺杂后总的吸收强度与掺杂前的吸收强度相减)相比拟。但目前这样做的人并不多。

2)如果关心固体材料的非常局域的基团的光吸收,一种常见的做法,是采用团簇近似,也就是切取一个足够大的片段,去掉周期性边界条件。以非周期的密度泛函方法来处理,也就是常见的DFT计算吸收光谱的方法。可以使用ADF模块来进行计算,这也是ADF非常擅长的一个功能。ADF目前能够处理的团簇体系,可以非常大。

3)某些体系,我们只关心浓度很低的杂质基团,而又很难在几乎不破坏发光基团的性质的情况下,处理好团簇的边界。这样的情况就几乎很难使用团簇模型。例如ZnS晶体中掺杂Cr2+元素,边界原子无论是S还是Zn,悬挂键均不易饱和,同时不破坏Cr2+这个发光基团的光学性质。此时,另一种处理方式是可以考虑的,也就是指定电子占据。

K空间布点设置为1*1*1,也即只计算Gamma点。然后分别计算基态(电子填充在能量最低的Bloch态)和激发态(将某个基态的需要被激发的那个占据的Bloch态设置为空态,同时将激发后电子占据的Bloch态设置为占据态)。

这种方法的优点是:很明确地知道电子从哪个Bloch态激发到哪个Bloch态上。缺点:无法得到吸收强度数据,并且需要通过另外的方法判断该激发是否为禁阻跃迁(可以参考费米科技WIKI:如何通过分子的对称性判断跃迁是否禁阻跃迁)。如果关心“指定激发”的能量,可以参考这种方法。

以下为第三种方法的教程。

使用教程

adf/d轨道_f轨道相关的局域激发态_以及内层电子的激发.1448805960.txt.gz · 最后更改: 2015/11/29 22:06 由 liu.jun

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