磷酸二氢钾(KDP)晶体是一种性能优良的光学材料,在非线性光学领域有着重要应用.金属杂质是影响KDP晶体生长和光学质量的重要因素.采用第一性原理计算的方法,从微观角度对Ca,Cu,Mg,Fe等金属元素在KDP晶体中的掺杂机理进行了研究,对缺陷形成能、晶体结构、化学键类型进行了分析.结果表明:4种元素掺杂缺陷的形成由易到难分别为Fe,Ca,Cu,Mg;与其他元素相比,Fe更容易进入KDP晶体中,且对晶体结构的影响较大;Fe,Cu与KDP晶体中O原子之间形成的化学键共价性更强,而Ca,Mg与O之间更偏向于形成离子键.掺杂原子能否与周围的O原子紧密结合,将会影响它们在KDP晶体中掺杂的稳定性.
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