[发明专利]一种材料光学跃迁分析方法及系统

权利要求书

1.一种材料光学跃迁分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1确定待分析材料的介电函数谱，并计算介电函数谱关于激发光能量的二阶导数谱，对二阶导数谱进行临界点拟合分析以获取材料的临界点分析结果图，具体拟合公式为：

其中，d²ε(E)/dE²为介电函数谱关于激发光能量的二阶导数谱，Amp、φ、E₀、Γ分别为临界点的振幅、相位、中心能量和阻尼，E为激发光能量，i为虚数单位，m表示临界点处所涉及的光学跃迁波矢维度；

S2绘制材料的能带结构图和分态密度图，根据材料的能带结构图绘制导带与价带间的能量差值图；

S3根据材料的临界点分析结果图及导带与价带间的能量差值图确定临界点的空间位置及对应的导带与价带，采用如下方式确定临界点的空间位置及对应的导带与价带：

将获得的材料临界点分析结果图及导带与价带间的能量差值图水平并排绘制，使得两张图片的纵坐标的能量范围及刻度完全一致且对齐；

用一系列水平直线在临界点分析结果图中标识出临界点的位置，并使这些直线水平穿越至能量差值图中，根据直线与能量差值图中曲线的切点确定参与临界点形成的导带和价带；

通过在布里渊区中标定上述切点确定形成这些临界点的空间位置；

S4在能带结构图中标识出导带与价带，根据已标识出能带和价带的能带结构图在分态密度图中确定参与临界点形成的粒子类型，以此完成材料光学跃迁分析，采用如下方式确定参与临界点形成的粒子类型：

将分态密度图绘制在能带结构图的一侧，使其纵坐标与能带结构图的纵坐标能量范围一致，且二者刻度对齐；

从能带结构图中标识出的导带与价带处水平引出直线并延伸至分态密度图中，通过分析这些直线与分态密度图中谱线的相交情况，在分态密度图中直接读取出参与临界点形成的粒子类型。

2.如权利要求1所述的材料光学跃迁分析方法，其特征在于，步骤S4中在能带结构图中标识出导带与价带具体为：

将步骤S2的能带结构图绘制在能量差值图的正上方，使其与能量差值图的横坐标所覆盖的布里渊区高对称点一致，并且两幅图中的各高对称点刻度对齐；

从能量差值图的曲线上的切点引出与上方能带结构图垂直相交的直线，该直线与能带结构图相交的两点即为参与临界点形成的导带和价带，以此在能带结构图中标识出导带与价带。

3.一种材料光学跃迁分析系统，其特征在于，包括：

临界点分析模块，用于确定待分析材料的介电函数谱，并计算介电函数谱关于激发光能量的二阶导数谱，通过对二阶导数谱进行临界点分析以获取材料的临界点分析结果图，具体拟合公式为：

其中，d²ε(E)/dE²为介电函数谱关于激发光能量的二阶导数谱，Amp、φ、E₀、Γ分别为临界点的振幅、相位、中心能量和阻尼，E为激发光能量，i为虚数单位，m表示临界点处所涉及的光学跃迁波矢维度；

能量差值计算模块，用于绘制材料的能带结构图和分态密度图，并根据材料的能带结构图绘制导带与价带间的能量差值图；

能级及位置确定模块，用于根据材料的临界点分析结果图及导带与价带间的能量差值图确定临界点的空间位置及对应的导带与价带，采用如下方式确定临界点的空间位置及对应的导带与价带：

将获得的材料临界点分析结果图及导带与价带间的能量差值图水平并排绘制，使得两张图片的纵坐标的能量范围及刻度完全一致且对齐；

用一系列水平直线在临界点分析结果图中标识出临界点的位置，并使这些直线水平穿越至能量差值图中，根据直线与能量差值图中曲线的切点确定参与临界点形成的导带和价带；

通过在布里渊区中标定上述切点确定形成这些临界点的空间位置；

粒子类型确定模块，用于在能带结构图中标识出导带与价带，并根据已标识出能带和价带的能带结构图在分态密度图中确定参与临界点形成的粒子类型，以此完成材料光学跃迁分析，采用如下方式确定参与临界点形成的粒子类型：

将分态密度图绘制在能带结构图的一侧，使其纵坐标与能带结构图的纵坐标能量范围一致，且二者刻度对齐；

从能带结构图中标识出的导带与价带处水平引出直线并延伸至分态密度图中，通过分析这些直线与分态密度图中谱线的相交情况，在分态密度图中直接读取出参与临界点形成的粒子类型。

4.如权利要求3所述的材料光学跃迁分析系统，其特征在于，粒子类型确定模块具体采用如下方式在能带结构图中标识出导带与价带：

将步骤S2的能带结构图绘制在能量差值图的正上方，使其与能量差值图的横坐标所覆盖的布里渊区高对称点一致，并且两幅图中的各高对称点刻度对齐；

从能量差值图的曲线上的切点引出与上方能带结构图中垂直相交的直线，该直线与能带结构图相交的两点即为参与临界点形成的导带和价带，以此在能带结构图中标识出导带与价带。