金刚石晶体能带计算与光谱分析

金刚石具有高热导率、宽光谱透过范围、大拉曼增益系数和大拉曼频移等优点,已成为拓展波长范围、获得高功率高光束质量新波长的重要拉曼介质.利用第一性原理对金刚石晶格参数、能带结构、态密度、声子谱等进行了计算,系统分析了结构特征、频谱、能带间隙及电子分布特性.在此基础上,考虑了金刚石的电子运动态以及电场方向对金刚石能带间隙的影响,发现金刚石在<100>晶向最易受电场影响,在<111>晶向最稳定.给出了金刚石晶体的全部本征振动模式和相应频率,分析结果表明泵浦光沿着<110>晶向入射、并沿着<111>晶向偏振时拉曼增益最大.同时讨论了光谱区域内多声子吸收机理,为金刚石拉曼激光效率提升以及波长拓展提供了理论依据.