Materials Studio——CASTEP基础教程「27」

4. 光学吸收性质

不同相Ti02宏观介电函数ë Cω) 的实部与虚部的模拟计算值绘于图5.24 (a)、图5 .24 (b) 、图5 .24 (c) 图和5 .24 (d) ，分别对应金红石、锐铁矿、板铁矿和钢铁矿相。为了研究光学各向异性，四方结构的金红石和锐铁矿的介电函数可分解为Z 分量CE _l c) 和砂分量CEllc);具有正交结构的板铁矿和饲铁矿相的介电函数分解为平行于α 、b、c 轴的三个分量。

对金红石相:计算得到的介电函数的虚部在6eV 以下区域与由椭谱仪得到的实验数据相当吻合; 6eV 以上区域有红移现象(0.2~0.4eV) 产生。Re ë (ω= 0) 的计算值与实验值非常接近。对于锐铁矿相，实验谱的主要特征已被模拟计算出来。ZhU[91给出Ti02 多形体的模拟计算值，见表5.1 。

图5.25 中是(a) 金红石、(b) 锐铁矿和(c) 板铁矿的Ti02 的模拟吸收系数曲线及与实验数据的比较，其中板铁矿相缺乏相应的实验数据。

图5.26 是模拟的斜错石、氯铅矿、黄铁矿和萤石相的Ti02 的复介电函数虚部。到目前为止，仍然缺乏这些高压相的相关实验数据，无法进行对比。斜错石相是单斜晶格，氯铅矿是正交晶格， 因此分别模拟出沿晶轴α 、b、c 三个方向上的分量。对斜错石相， Epb分量的吸收能阔值小于EPa 和Epc 分量的阑值。

.第一吸收峰位于3 .36eV，小于带隙3.51eV ，意味着可能有激子激发。尽管斜错石相的能隙已经超出可见光区，但由于电子与空穴的相互吸引作用，在3.1eV 处仍有相当大光学跃迁概率。由图5.26 Cc) 和图5.26 Cd) 可知，黄铁矿相和萤石相在可见光区都发生光吸收现象，它们的第一吸收峰CA) 都位于3 . 3eV 。鳞石英相介电函数虚部(吸收谱)由图5 .23Cb ) 给出，谱线的特征差异非常明显，可用作结构特征的参考。鳞石英是六方晶格，各向异性光学吸收可由Z 分量CE l_ c) 和xy 分量CEllc) 来分辨。