钨酸钙(CaWO4)是一种闪烁晶体,因为其发光性质优良,常在各种光学仪器中被用作磷光体、闪烁计数器和激光材料等。近年来,探测暗物质激起了科学家的广泛兴趣,由于CaWO4晶体具有较高的能量分辨率和低温光产额,所以在低温探测方面,CaWO4晶体被选作证实宇宙中存在弱相互作用重粒子(WIMP)的目标材料,应用前景广阔。实验室用Czochralski法生长的钨酸钙晶体,由于WO3比CaO的蒸发率大,使得晶体中存在一定数量的O空位,形成非化学计量比,导致晶体着色,从而影响了晶体的光学性能。然而,关于CaWO4晶体内部的缺陷机制仍然不清楚,因此,进一步研究CaWO4晶体的内部缺陷机制,对未来功能材料的发展具有重要的理论和现实意义。 本文第一部分模拟计算了完整CaWO4晶体及含缺陷CaWO4晶体的电子结构,并从电子结构的角度对CaWO4晶体色心吸收带和发光机制的起源问题进行了研究。内容主要包括:CaWO4晶体研究背景(第1章);模拟计算基础知识(第2章);Pb2+:CaWO4晶体电子结构研究(第3章)。 高温超导薄膜材料具有极低的微波表面电阻和远优于常规材料的性能,正越来越多地应用于尖端技术中。因此超导技术是当今世界高科技竞争的热点之一,但是我们对这些材料的超导机理并未能完全了解,还有待于进一步的研究。 本文第二部分(第4章,第5章)工作是在现有实验的基础上,引入了Markov理论,对薄膜的超导机理给出一种新的解释。根据Markov理论,给出超导薄膜的量子统计平均描述,解释了在不同膜厚和不同温度下,超导热动力学特性电阻和垂直向上临界磁场的变化,并进行了理论推导和数值模拟,模拟结果与实验测量结果吻合很好。在磁场条件下,随着时间的改变,能量发生变化,影响了温度和电阻的变化,所以,它们的变化是能量积累的结果。