Fig. 1. (a) La estructura de supercélula de Al2O3, (b) el Ti intersticial 3 + , Al vacante y Ti sustitutivo 3 + modelos y su proceso de transformación, (c) la línea de contacto Ti 3 + -Ti 3 + modelo de par de iones, (d) el contacto facial Ti 3 + -Ti 3 + modelo de par de iones, (e) el punto de contacto Ti4 + -Ti 3 + modelo de par de iones (la vacancia de Al se considera como el mecanismo de compensación de carga de Ti 4 + ). Crédito:SIOM
Recientemente, un grupo de investigación del Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghai (SIOM) de la Academia de Ciencias de China (CAS) llevó a cabo un estudio teórico sobre el origen de Ti:cristal de láser de zafiro en regiones cercanas al ultravioleta y visible utilizando el método de los primeros principios basado sobre la teoría funcional de la densidad. Los resultados de investigaciones relacionadas se han publicado en Materiales hoy Comunicaciones .
Ti:zafiro, también conocido como α-Al dopado con Ti 2 O 3 cristal individual, es un material de cristal láser muy importante. En el presente, también es uno de los materiales clave en una clase de superintensivo, ultrarrápido y dispositivos láser sintonizables. Dado que las propiedades del láser se informaron en 1982, El origen de algunos fenómenos de absorción sospechosos en la banda de absorción óptica de Ti:zafiro ha sido uno de los focos de atención e investigación.
Según la distribución de la longitud de onda, estas bandas de absorción cuestionables se pueden dividir aproximadamente en tres regiones:la banda de absorción ultravioleta cercana con un pico a 390 nm, la banda de absorción visible con configuración de múltiples picos y pequeñas protuberancias, y la banda de absorción de infrarrojos residual solapada con la banda de emisión de láser.
En este estudio, Los investigadores realizaron un estudio teórico sistemático sobre el fenómeno de absorción sospechosa de Ti:zafiro en regiones cercanas al ultravioleta y visible.
Mediante el análisis de la estructura cristalina de la alúmina y el cálculo de las propiedades electrónicas y ópticas de los posibles modelos de defecto de dopaje de Ti único y modelos de defecto de par de iones de Ti en Ti:zafiro, señalaron que cuando hay una vacante de Al cerca del intersticial Ti 3 + , el intersticial Ti 3 + entrará en la vacante de Al a través de la relajación estructural, y finalmente formar defecto equivalente al Ti sustitutivo 3 + .
La transición de transferencia de carga del Ti sustitutivo 3 + El electrón 3d del ion desde el orbital Ti 3d al orbital Al 3s3p es la razón principal de la banda de absorción ultravioleta cercana, y los espectros de absorción calculados están de acuerdo con los espectros experimentales.
Es más, La configuración de múltiples picos y las protuberancias de la banda de absorción visible son causadas principalmente por la contribución del Ti de contacto de línea 3 + -Ti 3 + , Ti de contacto facial 3 + -Ti 3 + , y Ti de punto de contacto 4 + -Ti 3 + pares de iones.
Además, Los investigadores proporcionaron una comprensión más completa de la configuración de múltiples picos y los golpes de las bandas de absorción visibles desde la perspectiva de la teoría del campo de ligandos y la activación térmica.
Este estudio no solo revela el origen de las características de absorción sospechosas en el Al dopado con Ti 2 O 3 cristal, sino que también proporciona ideas para el estudio de defectos y propiedades de iones de metales de transición similares, óxidos dopados con estructura de corindón.
