钇铝石榴石在高压下的光学性质第一性原理研究

李恬静， 王 磊， 操秀霞， 何 林

(1.四川师范大学 物理与电子工程学院固体物理研究所，成都610068;2.中国工程物理研究院流体物理研究所 冲击波物理与炮轰物理重点实验室，绵阳621900)

1 引 言

冲击加载下材料的光谱和温度测量中常常需要用到光学窗口[1]. 因此, 人们对冲击压缩下窗口材料是否能在可见光区保持透明的问题非常关注, 因为这些信息的获得对冲击波实验结果的置信度有重要影响[2]. 虽然Al2O3和LiF晶体在目前的冲击波实验中常被用作光学窗口[3, 4], 但由于测试样品具有不同的冲击阻抗, 因此人们也需探索其它可能的透明窗口材料. 常态下, 钇铝石榴石(YAG)晶体具有良好的光学透明性[5]. 然而, YAG晶体是否能成为冲击波实验中一种候选的窗口材料, 关键在于该晶体在冲击压缩下能否保持光学透明性. 通常, 有三种因素可能会影响材料的冲击透明性:(1)冲击诱导的压力和温度, 可能会导致材料的能隙发生变化从而影响材料的光吸收性(或光透明性)[6-8];(2)冲击诱导的点缺陷, 研究表明, 在强冲击压缩下, 固体材料内部会出现高浓度的空位点缺陷, 且这些缺陷可能对材料的光学性质有显著的影响[9, 10]. 目前获得的信息是, YAG晶体中氧空位点缺陷的形成能远远低于铝和钇空位点缺陷[11]. 根据MgO和Al2O3等材料的计算数据和冲击实验数据的对比分析结果来看[6,12,13], 我们只需研究氧空位点缺陷对YAG晶体吸收谱性质的影响. 与此同时, YAG在高压下的其它光学性质(例如, 反射谱等……