透明激光陶瓷中缺陷的第一性原理研究

掺稀土的透明激光陶瓷是在通信和军事等领域具有巨大应用潜力的固体激光材料。陶瓷材料中的各种微缺陷，包括晶界、杂质、非主晶相和微气空等，是透明激光陶瓷中主要的光散射和吸收中心，并对材料的热学和力学性质产生影响。而晶界和杂质等缺陷的性质研究是凝聚态和材料物理中多年来的一个具有挑战性的课题。本项目运用第一性原理结合分子动力学方法建立钇铝石榴石YAG透明陶瓷晶界的理论模型，研究YAG陶瓷中晶界和杂质的微观结构和电子结构，计算吸收系数、反射系数和折射率等光学性质、扩散系数、晶格热导率和弹性模量等热学和力学性质。深入研究晶界、掺杂效应、界面偏聚效应以及它们与材料物性的关系，为制备高强度、低光学损耗的透明激光陶瓷提供一定的理论依据。