[發(fā)明專利]一種晶體材料紅外性能預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210413220.1
• 申請(qǐng)日: 2022-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN114755196A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅光譜;宮聲凱;裴延玲;趙文月;尚勇;陳小雨;吳鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/35
• 分類號(hào): G01N21/35;G01N21/3563
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉芳

本發(fā)明公開了一種晶體材料紅外性能預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，涉及晶體材料性能預(yù)測(cè)領(lǐng)域，所述方法包括：基于分子結(jié)構(gòu)確定目標(biāo)晶體材料的能帶圖和態(tài)密度分布；根據(jù)能帶圖和態(tài)密度分布計(jì)算目標(biāo)晶體材料的本征吸收光譜；計(jì)算目標(biāo)晶體材料的聲子能帶圖和聲子態(tài)密度分布；根據(jù)聲子能帶圖和聲子態(tài)密度分布計(jì)算目標(biāo)晶體材料的自由載流子吸收光譜和聲子吸收光譜；計(jì)算目標(biāo)晶體材料的分子振動(dòng)模式，并由分子振動(dòng)模式計(jì)算電偶極矩變化；由電偶極矩變化計(jì)算目標(biāo)晶體材料的分子振動(dòng)吸收光譜；根據(jù)本征吸收光譜、自由載流子吸收光譜、聲子吸收光譜和分子振動(dòng)吸收光譜計(jì)算目標(biāo)晶體材料的紅外光譜。本發(fā)明能快速預(yù)測(cè)晶體材料的紅外性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶體材料性能預(yù)測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種晶體材料紅外性能預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

具有特定紅外頻段的優(yōu)秀輻射性能的材料是各類光學(xué)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)需求。例如，1～3μm、3～5μm、8～14μm是紅外輻射的大氣窗口。在紅外大氣窗口內(nèi)具有高吸收高發(fā)射性能的材料，可用于紅外探測(cè)器、紅外輻射放熱等方面；在紅外窗口內(nèi)低吸收低發(fā)射的材料，可用于紅外屏蔽、紅外保溫等方面。太陽(yáng)輻射絕大部分能量分布于可見光(0.38～0.76μm)與近紅外波段(0.76～2.5μm)內(nèi)，在這些波段中具有高吸收性能/低吸收性能的材料可用于太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)/防曬保護(hù)。尋找符合要求的紅外材料、以及對(duì)已有材料改性從而改善紅外性能，是各產(chǎn)業(yè)改進(jìn)工藝和產(chǎn)品的必需步驟。

長(zhǎng)期以來(lái)，材料的選定、改進(jìn)都依靠實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，需要花費(fèi)大量時(shí)間與資源。本方案在現(xiàn)有的第一性原理計(jì)算分析方法的基礎(chǔ)上，提出了針對(duì)紅外光頻段更系統(tǒng)的理論分析方法，相對(duì)快捷準(zhǔn)確地考察晶體材料的紅外性能，減少在材料篩選方面的花費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種晶體材料紅外性能預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，以快速預(yù)測(cè)晶體材料紅外性能，從而避免花費(fèi)大量時(shí)間與資源進(jìn)行晶體材料的選定及晶體材料性能的改進(jìn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種晶體材料紅外性能預(yù)測(cè)方法，包括：

獲取目標(biāo)晶體材料的分子結(jié)構(gòu)；

基于所述分子結(jié)構(gòu)確定所述目標(biāo)晶體材料的能帶圖和態(tài)密度分布；

根據(jù)所述能帶圖和所述態(tài)密度分布計(jì)算所述目標(biāo)晶體材料的本征吸收光譜；

計(jì)算所述目標(biāo)晶體材料的聲子能帶圖和聲子態(tài)密度分布；

根據(jù)所述聲子能帶圖和所述聲子態(tài)密度分布計(jì)算所述目標(biāo)晶體材料的自由載流子吸收光譜和聲子吸收光譜；

計(jì)算所述目標(biāo)晶體材料的分子振動(dòng)模式，并由所述分子振動(dòng)模式計(jì)算電偶極矩變化；

由所述電偶極矩變化計(jì)算所述目標(biāo)晶體材料的分子振動(dòng)吸收光譜；

根據(jù)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(dòng)吸收光譜計(jì)算所述目標(biāo)晶體材料的紅外光譜。

可選地，所述根據(jù)所述能帶圖和所述態(tài)密度分布計(jì)算所述目標(biāo)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(diǎn)；

根據(jù)所述態(tài)密度分布確定所述奇點(diǎn)的態(tài)密度；

遍歷所述奇點(diǎn)對(duì)應(yīng)的豎直遷躍，根據(jù)所述奇點(diǎn)的態(tài)密度計(jì)算所述目標(biāo)晶體材料的本征吸收光譜。

可選地，所述根據(jù)所述聲子能帶圖和所述聲子態(tài)密度分布計(jì)算所述目標(biāo)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(biāo)能帶；

根據(jù)所述聲子態(tài)密度分布確定所述目標(biāo)能帶的聲子態(tài)密度；