[發明專利]一種晶體材料紅外性能預測方法及系統

在審

• 申請號: 202210413220.1
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114755196A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 羅光譜;宮聲凱;裴延玲;趙文月;尚勇;陳小雨;吳鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G01N21/3563
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉芳

1.一種晶體材料紅外性能預測方法，其特征在于，包括：

獲取目標晶體材料的分子結構；

基于所述分子結構確定所述目標晶體材料的能帶圖和態密度分布；

根據所述能帶圖和所述態密度分布計算所述目標晶體材料的本征吸收光譜；

計算所述目標晶體材料的聲子能帶圖和聲子態密度分布；

根據所述聲子能帶圖和所述聲子態密度分布計算所述目標晶體材料的自由載流子吸收光譜和聲子吸收光譜；

計算所述目標晶體材料的分子振動模式，并由所述分子振動模式計算電偶極矩變化；

由所述電偶極矩變化計算所述目標晶體材料的分子振動吸收光譜；

根據所述本征吸收光譜、所述自由載流子吸收光譜、所述聲子吸收光譜和所述分子振動吸收光譜計算所述目標晶體材料的紅外光譜。

2.根據權利要求1所述的一種晶體材料紅外性能預測方法，其特征在于，所述根據所述能帶圖和所述態密度分布計算所述目標晶體材料的本征吸收光譜，具體包括：

確定所述能帶圖中的奇點；

根據所述態密度分布確定所述奇點的態密度；

遍歷所述奇點對應的豎直遷躍，根據所述奇點的態密度計算所述目標晶體材料的本征吸收光譜。

3.根據權利要求1所述的一種晶體材料紅外性能預測方法，其特征在于，所述根據所述聲子能帶圖和所述聲子態密度分布計算所述目標晶體材料的自由載流子吸收光譜和聲子吸收光譜，具體包括：

將所述聲子能帶圖中具有部分填充的能帶確定為目標能帶；

根據所述聲子態密度分布確定所述目標能帶的聲子態密度；

遍歷所述目標能帶之間的帶間遷躍，根據所述目標能帶的聲子態密度計算所述目標晶體材料的自由載流子吸收光譜；

根據所述聲子能帶圖和所述聲子態密度分布對所有的聲子進行積分，得到所述目標晶體材料的聲子吸收光譜。

4.根據權利要求1所述的一種晶體材料紅外性能預測方法，其特征在于，所述根據所述本征吸收光譜、所述自由載流子吸收光譜、所述聲子吸收光譜和所述分子振動吸收光譜計算所述目標晶體材料的紅外光譜，具體包括：

將所述本征吸收光譜、所述自由載流子吸收光譜、所述聲子吸收光譜和所述分子振動吸收光譜累加，得到所述目標晶體材料的紅外光譜。

5.根據權利要求1所述的一種晶體材料紅外性能預測方法，其特征在于，所述基于所述分子結構確定所述目標晶體材料的能帶圖和態密度分布，具體包括：

采用共軛梯度法對所述目標晶體材料的分子結構進行優化，得到分子優化結構；

根據所述分子優化結構計算所述目標晶體材料的能帶圖和態密度分布。

6.一種晶體材料紅外性能預測系統，其特征在于，包括：

分子結構獲取模塊，用于獲取目標晶體材料的分子結構；

第一參量計算模塊，用于基于所述分子結構確定所述目標晶體材料的能帶圖和態密度分布；

本征吸收計算模塊，用于根據所述能帶圖和所述態密度分布計算所述目標晶體材料的本征吸收光譜；

第二參量計算模塊，用于計算所述目標晶體材料的聲子能帶圖和聲子態密度分布；

載流子吸收及聲子吸收計算模塊，用于根據所述聲子能帶圖和所述聲子態密度分布計算所述目標晶體材料的自由載流子吸收光譜和聲子吸收光譜；

電偶極矩變化計算模塊，用于計算所述目標晶體材料的分子振動模式，并由所述分子振動模式計算電偶極矩變化；

分子振動吸收計算模塊，用于由所述電偶極矩變化計算所述目標晶體材料的分子振動吸收光譜；

紅外光譜計算模塊，用于根據所述本征吸收光譜、所述自由載流子吸收光譜、所述聲子吸收光譜和所述分子振動吸收光譜計算所述目標晶體材料的紅外光譜。

7.根據權利要求6所述的一種晶體材料紅外性能預測系統，其特征在于，所述本征吸收計算模塊，具體包括：

奇點確定單元，用于確定所述能帶圖中的奇點；

第一態密度確定單元，用于根據所述態密度分布確定所述奇點的態密度；

本征吸收光譜計算單元，用于遍歷所述奇點對應的豎直遷躍，根據所述奇點的態密度計算所述目標晶體材料的本征吸收光譜。