Mit Hilfe von ab initio Quantenchemieberechnungen, wurden die kleinen (NiO5)8- und (NiO6)10--Cluster in einer Anordnung von Punktladungen eingebettet, um die NiO(001)- Oberfläche bzw. den NiO-Festkörper zu modellieren. Beginnend vom theoretischen, uneingeschränkten Hartree-Fock (UHF) Niveau errechnen wir die Eigenschaften des Grundzustands, um Einblicke in die elektronische Struktur und Anregung zu erhalten. Wir schätzen die Anregungenergien und die Oszillatorstärken mit Hilfe der Einzelanregungskonfigurationswechselwirkungstechnik (CIS). Anschließend demonstrieren wir die Elektronenkorrelationseffekte anhand der d-d Übergänge auf verschiedenen Niveaus der korrelierten ab initio Theorie, wie z.B. die CI-Berechnung mit allen Doppelsubstitutionen (CID) und CI-Berechnung mit allen Einzel- und Doppelsubstitutionen (CISD). Unsere Hauptmethode, die quadratische Konfigurationswechselwirkungsnäherung mit allen Einzel-, Doppel- und Dreifachanregungen (QCISD(T)) erklärt die elektronischen Korrelationseffekte besser, indem sie den Konfigurationsraum der Vielkörperwellenfunktionen als Kombination von Anregungen betrachtet. Im zweiten Stadium unserer Arbeit, werden die nichtlinearen optischen Eigenschaften der NiO(001) Oberfläche unter Verwendung der Energien und Wellenfunktionen aus früheren Berechnungen bestimmt. Es ist bekannt, daß Systeme mit Inversionssymmetrie keine Antwort bei der doppelter Frequenz abgeben (kein SHG-Tensor in der elektrische Dipolübergangsnäherung). Andererseits, kann eine an der Oberfläche gebrochene Inversionssymmetrie eine Quelle der SHG-Antwort eines zentralsymmetrischen NiO-Kristalls sein. Wir unterstützen diese Erklärungsmöglichkeit, indem wir die SHG-Intensität als Funktion der Photonenergie bei unterschiedlichen Konfigurationen von Lichtquelle und Detektor berechnen und diese mit den vorhandenen experimentellen Daten vergleichen. Zusätzlich werden die Beiträge aller beteiligten elektronischen Übergange zu den nicht-linearen Suszeptibilitäts-tensoren (XXZ=XZX), (YYZ=YZY), (ZXX), und (ZYY) gezeigt. Wir merken an, dass es für die optische Spinmanipulation wichtig ist, die Spinbahnkopplung in die elektronische Theorie einzubeziehen. Die Spinbahnkopplung Effekte führen zur Aufspaltung der angeregten d-d-Zustände. Diese Feinstrukturen der tiefliegenden Anregung für den NiO-Festkörper und die NiO(001)-Oberfläche bilden einen wesentlichen Teil unserer Arbeit und sind zum ersten Mal berechnet worden.
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