中文摘要：

本项目采用密度泛函第一性原理计算方法，分别从电子态和声子态两个层面出发，研究ABC2型光电功能晶体中关键作用基团的原子电负性、化学键型、配位结构等对其非线性光学系数、红外透波范围、双折射率以及光损伤阈值等光学参量的影响机制，总结组分、结构与电子态、声子态乃至宏观光电特性的本质联系，并通过晶格动力学方法研究关键作用基团内部以及之间的振动模式，探讨微结构和相结构的稳定性。在此基础上，设计1-2种光电性能优异的ABC2光电晶体，从理论上预测其功能特性以及生长所需热力学参数。在此基础上，与晶体生长密切配合，制备并测试其物理性能，并通过与理论计算结果的比较完善并修正理论模型，从而建立该类晶体设计和探索的新思路。

结论摘要：

ABC2型无机光电功能晶体是一类应用广泛的功能材料，在太阳能电池、二极管、光电探测器以及非线性光学器件等方面均有重要应用。由于该类晶体具有组分多变、结构形式多样的特点，其宏观性能的表达往往是多种因素相互作用的结果。本项目采用第一性原理密度泛函方法，从电子态和声子态两个层面出发，探讨起关键作用的结构基团的原子电负性、化学成键、原子堆积和排布方式等，建立它们与电子结构和功能特性之间的联系，结合晶格动力学理论，对微结构及多形体的稳定性予以选择，从而寻求相应规律，并从理论上探索晶相可控合成的条件，对晶体设计和探索提供理论指导。 本项目取得的创新性研究成果和结论如下（1）研究了原子种类、化学成键、原子堆积和排布方式对ABC2型功能晶体电子结构的影响规律。结果表明，阳离子种类对该类晶体电子结构起关键作用，阳离子通过与阴离子形成化学键的强弱、配位等影响原子轨道杂化，进而影响晶体的电子结构；原子堆积和排布方式也是通过化学成键的作用影响晶体配位结构及稳定晶型。（2）研究了声子间的非简谐作用以及与非谐作用密切相关的晶体热力学行为。结果表明，剪切模量通过改变格林耐森系数从而在ABC2型晶体材料热导率和热膨胀的各向异性产生过程中起重要作用，而化学键的共价性特征通过影响德拜温度对晶体热导率产生一定影响。（3）以LiInSe2晶体为代表研究了ABC2型功能晶体的高压相变机制，并在此基础上进行了新相的预测。分子动力学模拟发现，LiInSe2晶体存在两条相变路径，其对应的中间相只是阳离子排布不同，初始相向中间相转变的相变机制与G点光学软模的振动模式密切相关；理论预测，LiInSe2在30GPa压力下产生的动力学稳定的新晶相具有Pbcn空间群，在太阳能电池方面具有应用前景。（4）研究了LiInSe2晶体中的点缺陷结构和形式，及其对晶体线性和非线性光学响应的影响。结果表明，贫Li是LiInSe2晶体的主要生长气氛，在该生长气氛下生成第二相的几率大大降低，晶体缺陷以+2价的In取代Li缺陷（InLi2+）、-1价的Li空位缺陷（VLi-）、+3价的In间隙缺陷（Ini3+）以及InLi2++2VLi-缺陷团簇为主，晶体缺陷引起吸收光谱的红移和晶体颜色从黄色到红色的变化，并使得SHG信号强度增强0.2eV。