稀土元素Eu摻雜LiCaN新型稀磁半導(dǎo)體的磁光電性質(zhì)調(diào)控

劉 明， 肖競(jìng)爭(zhēng)， 周芊岍， 楊彩藝， 李 越， 丁守兵， 毋志民

(重慶師范大學(xué) 物理與電子工程學(xué)院 光電功能材料重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶 401331)

1 引 言

現(xiàn)代信息技術(shù)中, 實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)主要是利用了磁性材料電子自旋自由度, 對(duì)信息的處理則借助了半導(dǎo)體電子的電荷自由度[1]. 然而傳統(tǒng)的微電子器件正在逐步達(dá)到Moor定律的極限, 設(shè)計(jì)出集成度更高、運(yùn)行速率更快、能耗更低、體積更小的新型自旋電子學(xué)器件[1-3], 是突破該瓶頸關(guān)鍵. 稀磁半導(dǎo)體(Diluted Magnetic Semiconductor, DMS)是指由磁性過渡族金屬離子或稀土金屬離子部分替代II-VI族或III-V族等化合物半導(dǎo)體中的非磁性陽(yáng)離子后所形成的半導(dǎo)體[3,4], 它能夠?qū)㈦娮拥碾姾商匦院妥孕匦约谕徊牧? 同時(shí)不改變半導(dǎo)體的性質(zhì), 使其具有優(yōu)異的磁、磁光、磁電等性能[5]. 然而, 傳統(tǒng)的III-V族稀磁半導(dǎo)體存在兩點(diǎn)不足: (1)自旋和電荷的捆綁摻雜抑制了對(duì)材料性質(zhì)的調(diào)控維度. 在引入了自旋同時(shí)也引入了p型載流子, 如何分離自旋與電荷的注入機(jī)制成為了一大難點(diǎn).(2)基于III-V族DMS的不等價(jià)代替導(dǎo)致磁性離子化學(xué)固溶度嚴(yán)重受限, Mn的平均固溶度不足1%, 僅可形成亞穩(wěn)態(tài)薄膜材料[6], 材料的質(zhì)量嚴(yán)重依賴于制備方法并且對(duì)熱處理過程有較高的敏感性[7].

針對(duì)上述問題, Masek等人[8]和Jungwirth等人[9]利用基于第一性原理的LSDA+U的計(jì)算方法, 發(fā)現(xiàn)了一類I-II-V族基新型稀磁半導(dǎo)體Li(Zn, Mn)As, 在Zn2+位注入Mn2+只引入自旋, 實(shí)現(xiàn)等價(jià)摻雜, 使得體系具有較高的Mn固溶度, 并且通過改變Li的含量可以調(diào)控載流子濃度, 這樣就實(shí)現(xiàn)了自旋和電荷注入機(jī)制的分離. 靳常青研究組[10-12]通過高溫固相合成法成功制備了多晶Li(Zn, Mn)As塊體材料, 發(fā)現(xiàn)當(dāng)摻入3%的Mn時(shí), 可具有接近3 μB的飽和磁矩, 且材料具有低的矯頑力, 說明材料完全退磁所需要的反向磁場(chǎng)較小, 這為在低場(chǎng)條件下調(diào)控自旋和電荷的應(yīng)用提供了可能. 可惜的是Li(Zn, Mn)As的居里溫度(TC)只有50 K, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室溫. Sato等人[13]利用Korringa-Kohn-Rostoker方法的相干近似理論計(jì)算了Mn摻雜LiZnAs, LiZnP,LiZnN體系的電子結(jié)構(gòu), 發(fā)現(xiàn)Li空位可以抑制體系的亞穩(wěn)態(tài)分解, 誘導(dǎo)Mn離子間產(chǎn)生鐵磁交換作用, 提高體系的居里溫度. Kacimi等人[14]采用了第一性原理計(jì)算方法對(duì)I-II-V族等96種化合物半導(dǎo)體的晶格常數(shù)、能帶結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了研究, 發(fā)現(xiàn)LiCaN較其他半導(dǎo)體具有更寬的帶隙, 有利于通過半導(dǎo)體摻雜技術(shù)得到性能更優(yōu)的半導(dǎo)體材料. 劉洋華等人[15]就Mn摻LiCaN體系進(jìn)行過了計(jì)算優(yōu)化, 結(jié)果表明LiCaN可以通過Mn2+替換Ca2+摻雜和改變Li含量來實(shí)現(xiàn)自旋與電荷注入機(jī)理的分離. 而稀土金屬Eu原子4f軌道上電子自旋更多, 選取Eu進(jìn)行摻雜有望獲得更好的磁性能, 目前尚未見稀土元素?fù)诫sLiCaN的相關(guān)報(bào)道.

基于此, 本文采用基于密度泛函理論(Density Functional Theory, DFT)的第一性原理計(jì)算方法[16]對(duì)稀土元素Eu摻雜LiCaN新型稀磁半導(dǎo)體進(jìn)行了研究. 構(gòu)建了24原子超晶胞 Li1±y(Ca1-xEux)N (x=0, 0.125;y=0, 0.125)體系, 采用平面波超軟贗法(Plane-Wave Pe-sudopotential, PWP)對(duì)該體系進(jìn)行了幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化, 計(jì)算并分析了體系的電子結(jié)構(gòu)、形成能、居里溫度和光學(xué)性質(zhì).

2 模型結(jié)構(gòu)與計(jì)算方法

2.1 模型構(gòu)建

LiCaN屬于F-43m空間群, 陰離子N呈立方密堆積, 陽(yáng)離子Ca, Li填充在四面體間隙中[17], 陰陽(yáng)離子的配位數(shù)分別為4和8. 構(gòu)建模型時(shí)[8]可以將LiCaN看作是一個(gè)閃鋅礦(Zinc Blence, ZB)的CaN二元復(fù)合(類似GaAs), 然后在鄰近N四面體間隙填上Li. LiCaN的晶格常數(shù)a=b=c=0.5544 nm, 帶隙值為2.294 eV[14]. 文中計(jì)算基于超晶胞模型, 取2×1×1(24個(gè)原子)超晶胞體系(如圖1所示), 每個(gè)晶胞包含8個(gè)Li原子, 8個(gè)Ca原子和8個(gè)N原子. 摻雜時(shí), 分別由EuCa(Eu替換Ca)、EuCa-VLi(Li不足時(shí)Eu替換Ca)、EuCa-ILi(Li過量時(shí)Eu替換Ca)三種方式來?yè)诫s, 摻雜濃度為12.5%, VLi, ILi分別實(shí)現(xiàn)了3個(gè)不同位置的優(yōu)化計(jì)算, 發(fā)現(xiàn)VLi1和ILi3位置最為穩(wěn)定, 因此本文選取這兩種結(jié)構(gòu)計(jì)算Eu摻雜后Li不足和Li過量的性質(zhì).

圖1 (網(wǎng)絡(luò)彩色版)Li1±y(Ca1-xEux)N 24原子體系的超晶胞結(jié)構(gòu)

2.2 計(jì)算方法

本文的計(jì)算工作是由基于密度泛函理論的量子力學(xué)程序CASTEP[18]完成的. 計(jì)算采用周期性邊界條件, 利用局域自旋密度近似(Located Spin Density Approximation, LSDA)處理電子間的交換關(guān)聯(lián)能. 但是稀土元素Eu屬于強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系, 需要考慮電子關(guān)聯(lián), 所以對(duì)于Eu摻體系采用了LDA+U的算法進(jìn)行計(jì)算, 取U值為6.0 eV. 為減少平面波基矢組展開個(gè)數(shù), 電子波函數(shù)采用平面波超軟贗勢(shì)法[19]描述離子實(shí)與價(jià)電子間的相互作用, 選取Li, Ca, N, Eu的價(jià)電子組態(tài)分別為L(zhǎng)i: 2s1, Ca: 4s2, N:2s22p3, Eu: 4f76s2. 選取了不同的平面波截止能(Ecut)計(jì)算本征LiCaN的晶格常數(shù)和自由能, 發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ecut為520 eV[19]時(shí)體系收斂, 總能趨于穩(wěn)定, 因此在倒易的K空間中, 計(jì)算選取的Ecut為530 eV. 體系總能和電荷密度在對(duì)布里淵區(qū)(Brillouin)的積分計(jì)算采用Monkhorst-Park[20]方案, K網(wǎng)格點(diǎn)選取為4×4×2, 以保證體系能量在準(zhǔn)完備平面波基水平上的收斂, 其自洽收斂精度設(shè)為2×10-5eV/atom. 結(jié)構(gòu)優(yōu)化中采用BFGS[21]算法, 其原子間相互作用力收斂 標(biāo) 準(zhǔn) 設(shè) 為0.5 eV/nm, 晶 格 內(nèi) 應(yīng) 力 收 斂 標(biāo) 準(zhǔn) 為0.1 GPa, 原子的最大位移收斂標(biāo)準(zhǔn)為2×10-4nm. 為使結(jié)果更加精確, 計(jì)算中先優(yōu)化晶胞結(jié)構(gòu), 根據(jù)所得晶胞參數(shù)優(yōu)化內(nèi)坐標(biāo).

優(yōu)化后的晶胞結(jié)構(gòu), 各項(xiàng)參數(shù)均優(yōu)于收斂標(biāo)準(zhǔn). 摻雜體系的穩(wěn)定性可根據(jù)體系的形成能[22]來判斷:

(1)

其中,E表示計(jì)算的體系總能,k,l,m,n分別為體系內(nèi)Li, Ca, N, Eu原子的總數(shù),這里旨在比較各體系基態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定性, 所以僅在電中性情況下選取Li, Ca, N, Eu的化學(xué)勢(shì)為各自穩(wěn)定結(jié)構(gòu)下的單質(zhì)能量ELi,ECa,EN,EEu. 分析表1中的形成能可以看出, 摻雜后體系的穩(wěn)定性較LiCaN均有所提高, 且在Li過量時(shí)形成能最低, 結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定.

表1 Li1±y(Ca1-xEux)N的晶格常數(shù)、總能和形成能

3 計(jì)算結(jié)果與討論

3.1 純LiCaN電子結(jié)構(gòu)

由圖2(a)可以看出, LiCaN為直接帶隙半導(dǎo)體, 導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂位于布里淵區(qū)的高對(duì)稱點(diǎn)G點(diǎn)處, 結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到的晶格常數(shù)為a=b=c=0.5402 nm(表1), 帶隙值為2.441 eV(表2), 比Kacimi等人[14]的計(jì)算結(jié)果(2.294 eV)略大, 這說明本文所采用的計(jì)算方法方法是切實(shí)可行的. 由圖2(b)態(tài)密度圖可以看出, 體系價(jià)帶呈現(xiàn)兩個(gè)態(tài)密度峰, 上價(jià)帶主要由N2p態(tài)以及少量Ca4s和Li2s態(tài)電子構(gòu)成, 下價(jià)帶主要由N2p、Ca4s和Li2s態(tài)電子構(gòu)成. 導(dǎo)帶主要由Ca4s, Li2s態(tài)以及少量N2p, N2s態(tài)電子構(gòu)成, 其中Ca4s貢獻(xiàn)最大. 由圖2(e)總的態(tài)密度可以看出體系自旋向上和自旋向下的態(tài)密度對(duì)稱, 體系無凈磁矩.

圖2 (網(wǎng)絡(luò)彩色版)LiCaN的能帶結(jié)構(gòu)(a), 分波態(tài)密度和總態(tài)密度(b)

3.2 Li1±y(Ca1-xEux)N體系的電子結(jié)構(gòu)

圖3為Eu摻雜LiCaN以及Li不足和過量時(shí)Eu摻雜的自旋極化能帶圖. 由圖3(a)和(b)可知, Eu摻雜LiCaN后, 雜質(zhì)帶并入了原來的能帶中, 體系導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂仍位于布里淵區(qū)的高對(duì)稱點(diǎn)G點(diǎn)處, 為直接帶隙半導(dǎo)體, 與純LiCaN相比, 帶隙值減小為2.163 eV, 這是由于稀土元素Eu的摻入導(dǎo)致能帶中出現(xiàn)了與Eu有關(guān)的自旋極化雜質(zhì)帶. 圖3(c)和(d) 為L(zhǎng)i不足時(shí)的自旋極化能帶圖, 由圖可知, 與單摻Eu明顯不同, 費(fèi)米能級(jí)貫穿于自旋向上的雜質(zhì)帶中, 呈金屬性, 而自旋向下未貫穿, 呈半導(dǎo)體性質(zhì), 體系整體變?yōu)榘虢饘傩? 半金屬能隙為0.049 eV. 圖3(e)和(f)為L(zhǎng)i過量時(shí)的自旋極化能帶圖, 無論是自旋向上還是自旋向下的費(fèi)米能級(jí)都貫穿于雜質(zhì)帶中, 費(fèi)米能級(jí)明顯向?qū)? 體系呈金屬性, 導(dǎo)電性明顯增強(qiáng). 這是由于增加Li的化學(xué)計(jì)量數(shù)后, 致使體系進(jìn)一步尋求更為穩(wěn)定的位置, 從而發(fā)生了楊-泰勒效應(yīng)(Jahn-Teller Effect)[23,24], 這種效應(yīng)所產(chǎn)生的畸變使體系的能帶重組, 而Li過量時(shí), 又引入了有關(guān)Li的能帶, 所以費(fèi)米能級(jí)會(huì)向?qū)б苿?dòng).

圖3 (網(wǎng)絡(luò)彩色版)自旋極化能帶圖. (a)(b) Li(Ca0.875Eu0.125)N; (c)(d) Li0.875(Ca0.875Eu0.125)N; (e)(f)Li1.125(Ca0.875Eu0.125)N

圖4為摻雜體系的分波態(tài)密度圖和總態(tài)密度圖. 圖4(a)與純LiCaN的分波態(tài)密度圖相比, Eu摻LiCaN的Ca4s和N2p的各個(gè)峰值均略有減小,而在費(fèi)米能級(jí)附近出現(xiàn)了Eu4f電子兩個(gè)自旋向上的態(tài)密度峰, 且跨過費(fèi)米能級(jí)的子帶主要為N2p和Eu4f, 發(fā)生強(qiáng)烈的p-f軌道雜化, 自旋向上與自旋向下不對(duì)稱, 體系產(chǎn)生7.05 μB的凈磁矩, 明顯大于過渡元素Mn摻雜[19], 其中Eu原子貢獻(xiàn)7.22 μB, 而Li、Ca、N原子的貢獻(xiàn)分別為0.02 μB, 0.01 μB, -0.20 μB(表2). 圖4(b)為L(zhǎng)i不足的分波態(tài)密度圖, 與Eu單摻相比, Li2s和Ca4s及N2p的態(tài)密度峰進(jìn)一步減小, 而靠近費(fèi)米能級(jí)的Eu4f態(tài)密度峰2則明顯減小, 雜化作用減弱, 磁性也大幅減弱, 體系凈磁矩減小為5.94 μB. 圖4(c)為L(zhǎng)i1.125(Ca0.875Eu0.125)N的分波態(tài)密度, 由圖可知, 導(dǎo)帶處Li2s峰明顯增強(qiáng), 由于發(fā)生楊-泰勒效應(yīng),費(fèi)米能級(jí)明顯向?qū)б苿?dòng), 這與能帶結(jié)構(gòu)圖的結(jié)果一致, 低能區(qū)Eu4f態(tài)密度峰明顯增大, Eu原子對(duì)總磁矩的貢獻(xiàn)增大為7.26 μB, 而Li原子、Ca原子、N原子貢獻(xiàn)磁矩分別為-0.01 μB, 0.04 μB, -0.19 μB, 總的凈磁矩為7.10 μB. 圖4(d)為L(zhǎng)i1±y(Ca1-xEux)N總態(tài)密度圖, 由圖可知, 3種摻雜下體系自旋向上和自旋向下的態(tài)密度均不對(duì)稱, 均發(fā)生了自旋劈裂.

圖4 (網(wǎng)絡(luò)彩色版)Li1±y(Ca1-xEux)N的分波態(tài)密度圖. (a) Li(Ca0.875Eu0.125)N; (b) Li0.875(Ca0.875Eu0.125)N; (c) Li1.125(Ca0.875Eu0.125)N; (d) 總態(tài)密度圖

表2 Li1±y(Ca1-xEux)N(x=0, 0.125; y=0, 0.125)體系各原子磁矩和總磁矩

3.3 光學(xué)性質(zhì)

光學(xué)性質(zhì)的研究是分析帶間躍遷微觀物理過程與固體電子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵[25-27], 本文計(jì)算并分析了稀土元素Eu摻雜前后體系的介電函數(shù)、負(fù)折射函數(shù)、光吸收譜、能量損失譜和光電導(dǎo)率. 圖5為L(zhǎng)i1±y(Ca1-xEux)N體系的介電函數(shù)虛部和復(fù)折射率函數(shù). 摻雜前后都未改變材料的半導(dǎo)體性質(zhì), 且都為直接帶隙半導(dǎo)體, 能級(jí)間的躍遷產(chǎn)生了其光譜, 可由能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度來解釋其介電峰的來源[25,26]. 由圖5(a)可知, LiCaN有對(duì)應(yīng)的光子能量為E=4.19 eV的介電峰, 對(duì)比圖2中LiCaN的態(tài)密度可知, 這對(duì)應(yīng)著體系的直接躍遷閾, 主要是由價(jià)帶N2p態(tài)電子向?qū)i2s,Ca4s和N2p躍遷的結(jié)果, 但是躍遷所引起的能量差值并不是完全與介電峰的位置對(duì)應(yīng), 這種偏差主要是因?yàn)殡娮釉谖漳芰寇S遷的過程中應(yīng)考慮馳豫效應(yīng)和帶內(nèi)躍遷, 而不是簡(jiǎn)單的兩個(gè)能級(jí)差[28,29]. 摻Eu后在光子能量為0.17 eV處明顯出現(xiàn)了一個(gè)新的介電峰, 對(duì)比態(tài)密度圖4(a)可知, 這是價(jià)帶N2p態(tài)電子向雜質(zhì)帶Eu4f態(tài)電子躍遷的結(jié)果, 而主介電峰有一定程度的減弱, 這是因?yàn)閾诫s引入雜質(zhì)帶后, 能級(jí)間的躍遷幾率有所減小. Li不足和Li過量時(shí)介電函數(shù)的變化與此相似, 但是新介電峰所處的位置略微向高能區(qū)移動(dòng), 且峰值更小, 這是由于雜化作用的減弱, 增加了了價(jià)電子向雜質(zhì)帶躍遷所需要的能量, 同時(shí)減小了了向雜質(zhì)帶躍遷的幾率.

圖5 (網(wǎng)絡(luò)彩色版)Li1±y(1-xEux)N的介電函數(shù)虛部(a)和復(fù)折射率函數(shù)(b)

復(fù)折射率如圖5(b)所示,純LiCaN的折射率n0=2.01, 在E<1.04 eV的低能區(qū)和E>8.81eV的高能區(qū)虛部均為0, 而實(shí)部趨于常數(shù), 表明LiCaN對(duì)過低頻和高頻的電磁波的吸收均較弱, 吸收僅限制在一定的頻率范圍內(nèi). 摻入Eu后, 峰值略向高能方向偏移,n0=10.94, 明顯增大, 這是由于Eu的摻入使Ca4s, Eu4f和N2p發(fā)生雜化作用而導(dǎo)致能帶偏移. Li不足和Li過量的n0=4.12和n0=3.99, 均明顯減小, 主要是因?yàn)長(zhǎng)i的化學(xué)計(jì)量數(shù)改變后, 電磁波通過的介質(zhì)密度不同, 造成折射率函數(shù)發(fā)生變化. 摻雜體系在高能區(qū)與本征體的趨勢(shì)相同, 但是在低能區(qū)實(shí)部和虛部有明顯變化, 不再趨于常數(shù), 增大了體系對(duì)低頻電磁波的吸收.

圖6(a)和(b)為L(zhǎng)i1±y(Ca1-xEux)N的光吸收譜和能量損失譜圖. 在圖6(a)中, LiCaN的吸收邊能量分別是0.578 eV和9.457 eV, 與前面計(jì)算的體系對(duì)電磁波的吸收在一定范圍內(nèi)相符, 吸收峰在4.99 eV左右, 這與體系直接躍遷閾對(duì)應(yīng). 引入Eu后體系的吸收峰向高能區(qū)移動(dòng), Li缺陷時(shí)和單摻的趨勢(shì)相同, 但Li過量時(shí)吸收峰向低能區(qū)移動(dòng), 這主要是由于摻Eu后體系的光學(xué)帶隙增大, 而Li過量時(shí)光學(xué)帶隙減小. 單摻Eu后和Li不足時(shí), 光吸收譜在低能區(qū)和高能區(qū)均新增了一個(gè)吸收峰, 增大了體系對(duì)電磁波的吸收范圍. 而Li過量時(shí), 高能區(qū)的吸收峰消失. 由圖6(b)的能量損失譜可以看出, 本征LiCaN的能量損失峰位8.68 eV左右, 摻雜體系的峰均向高能方向偏移, 呈現(xiàn)出明顯的藍(lán)移特征, 且Eu單摻和Li缺陷時(shí)峰值有所減小,但Li量時(shí)峰值卻急劇增大, 這表明Li過量時(shí)相較于其他體系具有更強(qiáng)的等離子體共振頻[30]. Li不足與Li過量相對(duì)于只摻Eu能量損失范圍有所增大, 這說Li含量的改變使體系具有更寬的等離子體振蕩范圍.

圖6 (網(wǎng)絡(luò)彩色版)Li1±y(1-xEux)N的光吸收譜(a)和能量損失譜(b)

半導(dǎo)體的光電導(dǎo)是指光照引起半導(dǎo)體電導(dǎo)率改變的現(xiàn)象[31]. 圖7所示為L(zhǎng)i1±y(Ca1-xEux)N的光電導(dǎo)率函數(shù)實(shí)部, 本征體LiCaN的光電導(dǎo)率峰所對(duì)應(yīng)的光電子能量為4.24 eV, 在一定范圍內(nèi)與體系直接躍遷閾對(duì)應(yīng). 單摻Eu后和Li不足時(shí), 光電導(dǎo)率函數(shù)實(shí)部在低能區(qū)和高能區(qū)均出現(xiàn)了一個(gè)新的峰, Li過量時(shí), 高能區(qū)的吸收峰消失，這與復(fù)吸收函數(shù)的變化相符. 摻雜體系的光電導(dǎo)率峰值相對(duì)于本征體有所降低, 這是由于雜質(zhì)帶的引入, 降低了各能級(jí)價(jià)電子的躍遷幾率, 但是摻雜體系具有光電導(dǎo)率的響應(yīng)范圍有所增大, 這與吸收函數(shù)對(duì)應(yīng), 反映了光電導(dǎo)率的形成機(jī)理, 即光吸收導(dǎo)致半導(dǎo)體中形成非平衡載流子, 載流子濃度的增大導(dǎo)致體系電導(dǎo)率的增大.

圖7 (網(wǎng)絡(luò)彩色版)LiCaN及摻雜體系的光電導(dǎo)率函數(shù)實(shí)部

4 結(jié) 論

采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法, 對(duì)稀土元素Eu摻雜LiCaN及其對(duì)應(yīng)的Li不足和Li過量體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化, 計(jì)算并分析了體系的形成能、能帶結(jié)構(gòu)、磁性和光學(xué)性質(zhì)等. 結(jié)果表明: LiCaN半導(dǎo)體可以通過Eu2+替換Ca2+摻雜和控制Li含量, 實(shí)現(xiàn)自旋與電荷注入機(jī)理的分離. Eu的摻入主要使N2p和Eu4f態(tài)電子發(fā)生p-f軌道雜化, 產(chǎn)生了7.05 μB的凈磁矩, 遠(yuǎn)高于過渡元素Mn摻雜.Li不足時(shí)體系呈半金屬性, 雜化作用減弱導(dǎo)致磁矩減小為5.94 μB. 而Li過量時(shí), 由楊-泰勒效應(yīng)導(dǎo)致的畸變, 使費(fèi)米能級(jí)貫穿于導(dǎo)帶中, 體系變?yōu)榻饘傩? 磁矩最大為7.10 μB, 形成能降低, 體系最穩(wěn)定. 通過對(duì)比光學(xué)性質(zhì)發(fā)現(xiàn), Eu摻入后, 在介電函數(shù)虛部、復(fù)折射率函數(shù)、吸收函數(shù)、光電導(dǎo)率函數(shù)虛部的低能區(qū)和高能區(qū)均有明顯變化, 增大了對(duì)電磁波的吸收范圍. 摻雜體系的光電導(dǎo)率的響應(yīng)范圍有所增大, 與吸收函數(shù)對(duì)應(yīng), 吸收峰均向高能區(qū)偏移, 呈現(xiàn)出明顯的藍(lán)移特征. Li過量時(shí)損失峰卻明顯增大, 具有更強(qiáng)的等離子體共振頻率, Li計(jì)量數(shù)的改變使體系具有更寬的等離子體振蕩范圍.