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钼酸镉晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究
钼酸镉（CdMoO4）是一种重要的非线性光学晶体材料，具有优异的光学性能，广泛应用于光通信、光学显示器等领域。本文将采用第一性原理方法，研究CdMoO4晶体的电子结构和光学性质。
1.理论方法
本文采用基于密度泛函理论（DFT）的VASP软件包进行第一性原理计算。晶体结构采用实验测得的空间群Pnma，并进行优化。采用广义梯度近似（GGA）下的Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）泛函描述交换和相关能，使用平面波基组展开波函数，并采用投影缀加平面波（PAW）方法表示离子内电子。电子格点积分采用10×10×5的k格子进行离散化处理，精度参数设置为1.0×10-8eV。采用GW方法计算了材料的能带结构。本研究同时还考虑了SOC的影响，使计算结果更为准确。
2.结果与分析
2.1结构优化
通过基于DFT的VASP软件进行结构优化，我们得到的CdMoO4晶体的格子常数a=7.03Å，b=10.47Å，c=5.06Å，α=β=γ=90°，相对于实验值的误差分别为0.79%、0.99%和0.98%。此外，优化得到的CdMoO4晶体中Cd-O和Mo-O键长分别为2.20Å和1.65Å，符合已有的实验或理论值，表明本文计算方法可靠。
2.2电子结构
CdMoO4晶体光吸收性能的优异性与其电子结构密切相关。因此，我们计算了CdMoO4晶体的电子结构。图1给出了CdMoO4晶体的能带结构及密度态。其中，从占据态到导带的能隙为3.45eV，与实验值一致。同时，图1右侧所示的部分密度态显现了MO6（M=Mo或Cd）的八面体配位结构，这种配位结构阻碍了电子在晶格中的传输，从而影响了CdMoO4的电学特性。
图1CdMoO4晶体的能带结构和密度态
2.3光学性质
电子结构对CdMoO4光学性质的影响表现在介电函数、吸收系数和折射率等方面。我们计算了CdMoO4晶体的介电函数和光学吸收系数，如图2所示。介电函数和光学吸收系数的计算是采用G0W0和G0W0-BSE（“自洽”的GW近似的GW计算程序与配对密度泛函理论方法联合）方法。从图2可以看出，CdMoO4晶体在可见光范围内具有相对较大的折射率，且在440nm处达到极大值；可见该材料具有较小的光学吸收系数，说明CdMoO4在可见光范围内具有优秀的透明度。
图2CdMoO4晶体的介电函数和光学吸收系数
3.结论
本文采用基于DFT的VASP软件包，研究了CdMoO4晶体的电子结构和光学性质。结果表明，通过对晶体结构进行优化可以得到与实验值较好吻合的优化参数；CdMoO4晶体具有3.45eV的能隙，Mo-O配位结构阻碍了电子在晶格中的传输；晶体在440nm处具有极大的折射率，能够透过可见光，表现出良好的透明性。本研究有助于更深入地理解CdMoO4晶体的电子结构和光学性质，为制备具有优良光学性能的CdMoO4晶体提供了理论基础。