Cr,Mo,W,Mg和Sr掺杂CaF2体系的第一性原理研究的开题报告摘要本文旨在通过第一性原理计算研究Cr、Mo、W、Mg和Sr掺杂CaF2体系的电子结构、光学性质和热力学性质。使用CASTEP软件计算得到了稳定的晶格常数和原子位置。随后，采用基于密度泛函理论的方法计算了不同浓度下的电子结构和光学性质，包括介电函数、吸收系数和能隙值。最后，对掺杂体系的热力学性质进行研究分析，包括格氏自由能和热膨胀系数等。关键词：CaF2；掺杂；第一性原理；电子结构；光学性质；热力学性质1.研究背景及意义CaF2是一种重要的功能材料，它具有很多独特的电子和光学性质，在光电子、光电子器件等领域都有广泛的应用。随着科技的发展，人们开始研究如何通过掺杂改变这种材料的性质，以适用于更多领域的应用。Cr、Mo、W、Mg和Sr是常用的掺杂元素，在掺杂CaF2中也有一定的应用。掺杂这些元素可以改变原材料的电子结构和光学性质，从而使材料具有更好的性能。如掺杂Cr可以提高CaF2的发光强度；掺杂Mg可以使CaF2具有电子对polaron的控制能力；掺杂Sr可以改变CaF2的晶格结构。因此，研究不同掺杂元素对CaF2的影响，对于提高CaF2的性能和开发新型功能材料具有重要意义。2.研究内容本研究将通过第一性原理计算研究不同掺杂元素（Cr、Mo、W、Mg和Sr）对CaF2的电子结构、光学性质和热力学性质的影响。(1)晶格结构计算使用CASTEP软件对掺杂体系的晶格结构进行计算，得到稳定的晶格常数和原子位置。(2)电子结构计算使用基于密度泛函理论的方法，计算不同浓度下的电子结构、能带结构和态密度，并进一步研究掺杂元素对带隙、电子密度和费米能级的影响。(3)光学性质计算计算不同浓度下的介电函数、吸收系数和折射率等光学性质。通过分析这些性质，了解掺杂元素对CaF2光学性质的影响。(4)热力学性质计算计算不同温度下的格氏自由能和热膨胀系数等热力学性质，通过比较掺杂体系和纯净体系的结果，了解掺杂元素对CaF2热力学性质的影响。3.研究方法(1)第一性原理计算本研究采用基于密度泛函理论的方法进行第一性原理计算。将体系的能量表示为电子密度的泛函，通过求解Kohn-Sham方程，计算电子结构和物理性质。采用CASTEP软件进行计算。(2)晶格结构优化通过CASTEP软件的优化工具，优化掺杂体系的晶格结构，得到稳定的晶格常数和原子位置。(3)电子结构计算采用CASTEP软件计算掺杂体系的能带结构和态密度等电子结构性质。(4)光学性质计算采用CASTEP软件计算掺杂体系的介电函数、吸收系数和折射率等光学性质。(5)热力学性质计算采用VASP软件计算不同温度下的格氏自由能和热膨胀系数等热力学性质。4.预期结果通过本次研究，预计得到掺杂Cr、Mo、W、Mg和Sr的CaF2体系的稳态晶格常数和原子位置，并研究不同浓度下的电子结构、光学性质和热力学性质。研究结果将为探索CaF2材料的功能化设计和制备提供理论基础。参考文献[1]洪春茂,骆向国,赵远.荧光材料Cr3+、Mn2+、Ce3+掺杂CaF2的光谱研究[J].材料研究学报,1997,11(02):245-248.[2]LiuX,ZhangW,FanX.First-principlesstudyofcopper-dopedcalciumfluoride[J].JournalofAlloysandCompounds,2010,496(1-2):270-274.[3]YeganegiS,EbrahimtabarMS,SahragardM.FirstprinciplesstudyofMg-dopedandMg,Ga-codopedCaF2:propertiesanddefectstructures[J].JournalofAlloysandCompounds,2010,502(2):277-282.