[发明专利]一种晶体材料红外性能预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种晶体材料红外性能预测方法及系统，涉及晶体材料性能预测领域，所述方法包括：基于分子结构确定目标晶体材料的能带图和态密度分布；根据能带图和态密度分布计算目标晶体材料的本征吸收光谱；计算目标晶体材料的声子能带图和声子态密度分布；根据声子能带图和声子态密度分布计算目标晶体材料的自由载流子吸收光谱和声子吸收光谱；计算目标晶体材料的分子振动模式，并由分子振动模式计算电偶极矩变化；由电偶极矩变化计算目标晶体材料的分子振动吸收光谱；根据本征吸收光谱、自由载流子吸收光谱、声子吸收光谱和分子振动吸收光谱计算目标晶体材料的红外光谱。本发明能快速预测晶体材料的红外性能。

技术领域

本发明涉及晶体材料性能预测领域，特别是涉及一种晶体材料红外性能预测方法及系统。

背景技术

具有特定红外频段的优秀辐射性能的材料是各类光学产业的基础需求。例如，1～3μm、3～5μm、8～14μm是红外辐射的大气窗口。在红外大气窗口内具有高吸收高发射性能的材料，可用于红外探测器、红外辐射放热等方面；在红外窗口内低吸收低发射的材料，可用于红外屏蔽、红外保温等方面。太阳辐射绝大部分能量分布于可见光(0.38～0.76μm)与近红外波段(0.76～2.5μm)内，在这些波段中具有高吸收性能/低吸收性能的材料可用于太阳能产业/防晒保护。寻找符合要求的红外材料、以及对已有材料改性从而改善红外性能，是各产业改进工艺和产品的必需步骤。

长期以来，材料的选定、改进都依靠实验进行，需要花费大量时间与资源。本方案在现有的第一性原理计算分析方法的基础上，提出了针对红外光频段更系统的理论分析方法，相对快捷准确地考察晶体材料的红外性能，减少在材料筛选方面的花费。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种晶体材料红外性能预测方法及系统，以快速预测晶体材料红外性能，从而避免花费大量时间与资源进行晶体材料的选定及晶体材料性能的改进。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种晶体材料红外性能预测方法，包括：

获取目标晶体材料的分子结构；

基于所述分子结构确定所述目标晶体材料的能带图和态密度分布；

根据所述能带图和所述态密度分布计算所述目标晶体材料的本征吸收光谱；

计算所述目标晶体材料的声子能带图和声子态密度分布；

根据所述声子能带图和所述声子态密度分布计算所述目标晶体材料的自由载流子吸收光谱和声子吸收光谱；

计算所述目标晶体材料的分子振动模式，并由所述分子振动模式计算电偶极矩变化；

由所述电偶极矩变化计算所述目标晶体材料的分子振动吸收光谱；

根据所述本征吸收光谱、所述自由载流子吸收光谱、所述声子吸收光谱和所述分子振动吸收光谱计算所述目标晶体材料的红外光谱。

可选地，所述根据所述能带图和所述态密度分布计算所述目标晶体材料的本征吸收光谱，具体包括：

确定所述能带图中的奇点；

根据所述态密度分布确定所述奇点的态密度；

遍历所述奇点对应的竖直迁跃，根据所述奇点的态密度计算所述目标晶体材料的本征吸收光谱。

可选地，所述根据所述声子能带图和所述声子态密度分布计算所述目标晶体材料的自由载流子吸收光谱和声子吸收光谱，具体包括：

将所述声子能带图中具有部分填充的能带确定为目标能带；

根据所述声子态密度分布确定所述目标能带的声子态密度；