Вісник Львівського університету. Серія фізична 56 (2019) с. 133-139
DOI: https://doi.org/10.30970/vph.56.2019.133

Електронна енергетична структура кристала LaF3:Ce

В. О. Карнаушенко, Я. М. Чорнодольський, С. В. Сиротюк, А. С. Волошиновський

Проведено теоретичні розрахунки енергетичної структури кристала LaF3:Ce, в рамках теорії функціонала густини з використанням методу приєднаних проекційних хвиль та гібридного функціоналу обмінно-кореляційної взаємодії PBE0. Отримано парціальну та загальну густини станів, проаналізовано положення та інтенсивність 4f та 5d рівнів Ce відносно зони провідності кристала. Досліджено зонну структура кристала, проведено порівняльний аналіз з експериментальними даними.

Текст статті (pdf)

Список посилань
  1. Moses, W. W., et al. Scintillation mechanisms in cerium fluoride. Journal of luminescence 59.1-2 (1994): 89-100, https://doi.org/10.1016/0022-2313(94)90026-4
  2. Wiemh\"ofer, H-D., S. Harke, and U. Vohrer. Electronic properties and gas interaction of LaF3 and ZrO2. Solid State Ionics 40 (1990): 433-439, https://doi.org/10.1016/0167-2738(90)90373-Y
  3. Olson, C. G., M. Piacentini, and David W. Lynch. Optical properties of single crystals of some rare-earth trifluorides, 5-34 eV. Physical Review B 18.10 (1978): 5740, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.18.5740
  4. Wojtowicz, A. J., et al. Optical spectroscopy and scintillation mechanisms of CexLa3-xFx. Physical Review B 49.21 (1994): 14880, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.49.14880
  5. Lindner, R., et al. Luminescence and damage thresholds of cerium-doped LaF3 for ns-pulsed laser excitation at 248 nm. Applied Physics B 68.2 (1999): 233-241, https://doi.org/10.1007/s003400050
  6. Moses, W. W., and Stephen E. Derenzo. The scintillation properties of cerium-doped lanthanum fluoride. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 299.1-3 (1990): 51-56, https://doi.org/10.1016/0168-9002(90)90746-S
  7. Rodnyi, P., et al. Fast luminescence of cerium doped lanthanum fluoride. Journal of luminescence 65.2 (1995): 85-89, https://doi.org/10.1016/0022-2313(95)00055-U
  8. Dorenbos, P. 5d-level energies of Ce\textsuperscript{3+} and the crystalline environment. I. Fluoride compounds. Physical Review B62.23 (2000): 15640, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.15640
  9. J. Andriessen, P. Dorenbos, and C. W. E. van Eijk. The centroid shift of the 5d levels of Ce\textsuperscript{3+} with respect to the 4f levels in ionic crystals, a theoretical investigation. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 486.1-2 (2002): 399-402, https://doi.org/10.1016/S0168-9002(02)00741-6
  10. Dorenbos P. Lanthanide 4f-electron binding energies and the nephelauxetic effect in wide band gap compounds. Journal of Luminescence 136 (2013) 122–129, https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2012.11.030
  11. Blochl P.E. Projector augmented-wave method. Phys. Rev. B - 1994. - Vol. 50, No. 23. - P. 17953-17979, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.17953
  12. Tackett A.R., Holzwarth N.A.W., Matthews G.E. A Projector Augmented Wave (PAW) code for electronic structure calculations, PartII: pwpaw for periodic solids in a plane wave basis. Computer Phys. Comm. - 2001. - Vol. 135, No. 3. - P. 348-376, https://doi.org/10.1016/S0010-4655(00)00241-1
  13. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple. Phys. Rev. Lett. - 1996. - Vol. 77. - P. 3865-3868, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
  14. Ernzerhof M., Scuseria G.E. Assessment of the Perdew-Burke-Ernzerhof exchange-correlation functional. J. Chem. Phys. - 1999. - Vol. 110. -P. 5029-5036, https://doi.org/10.1063/1.478401
  15. Gonze X. Amadon B., Anglade P.-M. et al. ABINIT: First-principles approach of materials and nanosystem properties. Computer Phys. Comm. - 2009. -Vol. 180. P. 2582-2615, https://doi.org/10.1016/j.cpc.2009.07.007
  16. X. Gonze et al. Recent developments in the ABINIT software package., Computer Phys. Comm. 205 (2016) 106–131, https://doi.org/10.1016/j.cpc.2016.04.003
  17. Loschen, Christoph, et al. First-principles LDA+U and GGA+U study of cerium oxides: dependence on the effective U parameter. Physical Review B 75.3 (2007): 035115, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.035115
  18. Glukhov, R. A., et al. Simulation of energy conversion and transfer in CeF3 after VUV photon absorption. Journal of alloys and compounds 275 (1998): 488-492, https://doi.org/10.1016/S0925-8388(98)00378-8
  19. Himmetoglu, Burak, et al. Hubbard?corrected DFT energy functionals: The LDA+ U description of correlated systems. International Journal of Quantum Chemistry 114.1 (2014): 14-49, https://doi.org/10.1002/qua.24521
  20. Klier, K., et al. Electronic structure of CeF3 and TbF3 by valence-band XPS and theory. Journal of Physics and Chemistry of Solids 70.9 (2009): 1302-1311, https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2009.07.024