高压下MgMoO4晶体结构与光学性质的第一性原理研究

本文基于第一性原理计算的方法，利用密度泛函理论中的广义梯度近似，分别对MgMoO4晶体的两种结构(β-MgMoO4和γ-MgMoO4)进行了优化，得到能量最低的稳定构型，在此基础上计算了不同压力下的电子结构和光学性质。研究发现，MgMoO4的带隙随压力的增加而减小，压致相变的同时，能带结构发生了从直接带隙到间接带隙的转变。相变后，γ-MgMoO4的极化能力变强，有利于电子空穴对的分离，说明压力有助于改善材料的光催化活性。吸收光谱主要为紫外吸收，高能区吸收峰的强度随压力的增加而增大，有较高的吸收系数。压致相变后的反射峰强度明显增加，压力增大了MgMoO4的反射率。根据本文电子结构和光学性能的计算，表明MgMoO4在电子和光电子器件、紫外发光方面具有潜在的应用价值。

随着现代显示技术的不断发展，高效节能的自激活发光材料已成为新型发光材料研究的焦点。新型发光材料主要包括磷酸盐、砷酸盐、硼酸盐、钨酸盐、硅酸盐、钼酸盐等体系[1] [2] [3] [4] [5]。自激活荧光粉具有高热化学稳定性、光致发光特性和高荧光量子效率，使其在家庭照明、发光器件、光电器件和颜料等领域具有广阔的应用前景[6] [7] [8]。

自然界中具有丰富的钼元素，金属钼酸盐由于具有优异的氧化还原性能、适中的带隙值、较短的离子扩散路径、抗腐蚀性等受到研究人员的广泛关注。在金属钼酸盐中，白钨矿钼酸盐尤其值得注意，它的化学式为MMoO4，其中M 代表二价阳离子(Pb2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+、Mg2+和Cd2+等)。在这种结构中， 二价金属M 离子和钼离子分别与8 个氧原子和4 个氧原子进行配位。白钨矿钼酸盐除了在荧光粉、光催化领域的应用外，在传感器、光纤传导、闪烁体、磁体、储能器件等领域也有应用。

在钼酸盐中，MgMoO4 由于其作为可调谐固体激光晶体的潜在应用而受到关注[9]。常压条件下， MgMoO4 具有两种结构，一个是三斜晶系[10]，对应α-MgMoO4(Pī)；另一个是单斜晶系[11]，对应β-MgMoO4(C2/m)，这两种结构中Mo 都是四面体配位。在24MoO −中，基态Mo6+的外层轨道被电子填满(s²p²)，当其被一定能量的光子激发时，O2−中2p 轨道的电子受激发后，向Mo6+的4d 轨道跃迁，随即又回到基态，经跃迁辐射发出光子。

钼酸盐在近紫外(220~350 nm)区域具有Mo-O 宽且强的电荷转移带。

因此，关于钼酸盐基材料的光学改性研究备受关注。

大部分的研究通过对样品的表面形貌设计、晶粒尺寸控制以及离子掺杂来调控钼酸盐晶体的光学性