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单轴应变下CaO和SrO电子结构和光学性质的第一性原理研究
本文旨在基于第一性原理来研究CaO和SrO在单轴拉伸应变下的电子结构和光学性质。CaO和SrO是代表性的碱土金属一氧化物，它们在材料科学和工程中具有重要的应用价值，例如作为半导体电子材料、电池电极、激光晶体等。此外，单轴应变是一种常见的技术手段，可以通过改变材料的晶格结构来调节其性质，因此对于理解材料在应变下的行为和性能具有重要意义。
本研究采用了基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，包括使用VASP软件来计算体系的几何结构、能带结构和密度分布等重要物理量，使用ABINIT和QEPDFT软件来计算光学性质和光子能带结构。在计算中，采用了广义梯度近似的Perdew-Burke-Ernzerhof交换关联泛函，并采用平面波展开和赝势方法处理电子-离子相互作用。模拟使用了PBE赝势，用于考虑电子和离子的相互作用，使用了不可约布里渊区中70个k点。
首先，我们研究了CaO和SrO的晶格结构。使用空间群Fm-3m（O_h^5）和立方晶格，其中CaO的晶胞常数a=4倍1.947Å，而SrO的晶格常数则是a=4倍2.517Å。随后，我们计算了应变下的晶格参数，其中拉伸应变ε=0.02。结果表明，CaO和SrO都呈现出类似的行为，即a明显增加，体积增加，同时不发生变形，这意味着其具有较好的弹性性质。
接着，我们研究了CaO和SrO在单轴拉伸下的能带结构和密度分布。结果表明，当材料受到单轴应变时，其价带的总能量有所降低，同时材料的导带能量有所升高，这表明应变可以增加材料的导电性。此外，随着拉伸应变的增加，价带和导带的能带宽度都呈现出增加的趋势，这与材料的弹性性质相吻合。进一步分析发现，拉伸应变主要影响材料的电子密度分布，材料的电子云拉伸而变化。
最后，我们研究了CaO和SrO在单轴拉伸下的光学性质。我们计算了材料的折射率、消光系数和吸收系数等光学性质，发现随着拉伸应变的增加，光学性质也呈现出变化。特别是，折射率和消光系数都随着拉伸应变的增加而降低，而吸收系数则随之增加。这表明，在单轴拉伸下，材料的光学性质受到明显的影响，可能对材料的光电器件和光学器件的设计和制造有一定的指导意义。
综上所述，本研究通过基于第一性原理的计算方法，研究了CaO和SrO在单轴拉伸下的电子结构和光学性质。结果表明，单轴拉伸可以显著改变材料的能带结构、电子密度分布和光学性质，这为理解材料在应变下的行为和性能提供了重要的指导。希望本文的研究结果能够为相关领域的研究和应用提供参考和支持。