随着太空科学和技术的发展,地球同步轨道卫星的重量轻,长寿和高可靠性正在开发。1,2热控制涂层是确保卫星温度平衡的主要被动热控制手段,3 - 5保证卫星的高度可靠操作。因此,希望开发出具有轻重量和高空间稳定性的新型热控制涂层,以改善卫星的使用寿命。目前,根据组合,热控制涂层主要分为有机涂料和无机涂层。6,尤其是无机热控制涂层的辐射率低 - 吸收比和在太空环境中的良好稳定性,目前是航天器冷却表面的优选。7,8,由于热控制涂层位于航天器的外表面,因此它将直接暴露于苛刻的空间环境中,例如高真空,带电的颗粒,紫外线辐射,原子氧气等。9 - 12在苛刻的空间环境中,值得注意的是
* 通讯作者电子邮件:adegnah@kacst.edu.sa * 通讯作者地址:沙特阿拉伯国家先进材料技术中心,阿卜杜勒阿齐兹国王科技城 (KACST),邮政信箱 6086,利雅得 11442;电话:+ 966 1 4883555 分机:4128
三价铈 (Ce 3 +) 掺杂的氧化钇 (Y 2 O 3 ) 基质晶体由于其流行的 5d-4f 光学跃迁而引起了广泛的兴趣。先前的研究已经证明了 Y 2 O 3 :Ce 体系的优异光学性能,但是微观结构仍不清楚。Y 2 O 3 :Ce 微观结构的缺乏可能会对进一步挖掘其潜在应用造成问题。为此,我们基于 CALYPSO 结构搜索方法结合密度泛函理论计算,全面研究了 Y 2 O 3 :Ce 晶体的结构演变。我们的研究结果揭示了一种具有 R-3 组对称性的新型菱面体相 Y 2 O 3 :Ce。在基质晶体中,中心位置的 Y 3 + 离子可以自然地被掺杂的 Ce 3 + 取代,从而形成完美的笼状结构。我们发现一个有趣的相变:当杂质Ce3+掺杂到基质晶体中时,Y2O3的晶体对称性由立方变为菱面体。当Ce3+的标称浓度为3.125%时,由于基质晶体中占据点的不同,也识别出许多亚稳态结构。模拟了Y2O3:Ce的X射线衍射图,理论结果与实验数据相一致,证明了最低能量结构的有效性。声子色散的结果表明基态结构是动态稳定的。电子性质分析表明Y2O3:Ce具有4.20eV的带隙,这表明杂质Ce3+离子的掺入导致Y2O3基质晶体从绝缘体到半导体的转变。同时,电子局域化函数表明晶体中O原子的强共价键可能对基态结构的稳定性有很大贡献。这些结果阐明了Y 2 O 3 :Ce的结构和成键特征,也为理解实验现象提供了有用的见解。
具有C 2 位对称性的[YO 6 ] 9 局域单元。17 Y 2 O 3 晶体在掺杂适当稀土离子后,由于其高热导率和低声子能量,可以作为良好的激光基质材料。18 近年来,Ho 3+ 掺杂的Y 2 O 3 (Y 2 O 3 :Ho)晶体作为一种很有前途的激光材料受到了广泛的研究。19 Laversenne 等人首次利用激光加热基座生长 (LHPG) 技术生长了Ho 3+ 掺杂的Y 2 O 3 单晶。20 此外,他们还特别分析了Y 2 O 3 :Ho的动态激光谐振特性。秦等人研究了Ho 3+掺杂的Y 2 O 3 在532 nm 连续波激光激发下的发光光谱。 21结果表明Ho3+离子在紫外和紫外区(306、390和428nm)有多个荧光跃迁,这些跃迁分别归属为3D3/5I8、5G4/5I8和5G5/5I8的跃迁。Wang等人报道了在2.1mm左右的Y2O3:Ho实现了高输出激光操作,具有低散射损耗和优异的光学质量。22他们的结果表明Ho3+掺杂的Y2O3体系作为激光增益介质在高功率和高效激光应用中展现出诱人的前景。尽管对Y2O3:Ho已经有大量研究报道,但还没有系统的研究来阐明其微观结构和电子特性。本文基于 CALYPSO(粒子群优化晶体结构分析)23 – 27 方法结合 DFT(密度泛函理论),对 Y 2 O 3 : Ho 进行了广泛的结构搜索,获得了基态结构。此外,我们计算并分析了能带结构、态密度和 ELF(电子局域化
