現(xiàn)如今,隨著化石能源的日益枯竭以及人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的不斷重視,太陽能因其便于得到和無污染而備受矚目。太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率是影響光電子性能的重要因素,然而熱載流子在復(fù)合的過程中伴隨著能量的損失會(huì)極大的阻礙光伏器件的光電轉(zhuǎn)換效率,因此為了提高光電轉(zhuǎn)換效率我們考慮通過電荷有效的分離去抑制熱載流子的復(fù)合。本文利用了密度泛函理論（density functional theory,DFT）結(jié)合非絕熱分子動(dòng)力學(xué)的方法集中研究了由二維層狀材料構(gòu)成的范德華異質(zhì)結(jié)Phosphorene/HfS₂和InSe/Sb的熱載流子動(dòng)力學(xué)過程,探究了非絕熱耦合強(qiáng)度（nonadiabatic couplings,NAC）、能級(jí)差以及退相時(shí)間這三個(gè)因素對(duì)熱載流子弛豫時(shí)間的影響。下面是我具體的研究?jī)?nèi)容:（1）研究了過渡金屬二硫化物和黑磷烯異質(zhì)結(jié)Phosphorene/HfS₂中的熱載流子動(dòng)力學(xué)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Phosphorene/HfS₂為Ⅱ類半導(dǎo)體能級(jí)排列且為直接帶隙半導(dǎo)體,而影響Phosphorene/HfS₂中熱載流子弛豫快慢的主要因... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：46 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

范德華異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文11圖2.2.2上圖：不交叉的兩條絕熱勢(shì)能面上的原子核的運(yùn)動(dòng)軌跡。下圖：在絕熱態(tài)上的占據(jù)數(shù)隨時(shí)間變化的曲線圖。圖片引自文獻(xiàn)[45]。Fig.2.2.2Thetrajectoriesofnucleiontwouncrossedadiabaticpotentialenergysurfaces.Agraphoftheoccupationovertimeinanadiabaticstate.Thepicturecitedfromtheliterature[45].那么說明躍遷軌跡由i態(tài)跳躍到m態(tài)。如果mi,jjjiGξ1,(2.25)就說明軌跡將不會(huì)跳躍，會(huì)繼續(xù)留在i態(tài)上。然而雖然最少面跳躍可以彌補(bǔ)Ehrenfest方法上的不足，具有很好的實(shí)用性，但是也不是十分完美的，它在面對(duì)經(jīng)典軌線相互獨(dú)立、跳躍會(huì)引起動(dòng)量的改變等問題方面也存在一些缺陷。

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文13本文主要采用的是第一性原理的計(jì)算方法并且是基于密度泛函理論的。該異質(zhì)結(jié)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電子結(jié)構(gòu)以及分子動(dòng)力學(xué)的計(jì)算時(shí)均利用軟件Quantum-ESPRESSO[53]。其中具體利用廣義梯度近似(GGA)去計(jì)算基態(tài)的分子動(dòng)力學(xué)，GGA泛函中具體采用的為PBE泛函。而在具體計(jì)算過程中采用的贗勢(shì)為模守恒贗勢(shì)。進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，我們將布拉菲點(diǎn)陣指數(shù)設(shè)置為8，截?cái)嗄茉O(shè)置為70Ry，而k點(diǎn)網(wǎng)格我們選取的是為8×4×1，布里淵區(qū)的Γ點(diǎn)是我們計(jì)算分子動(dòng)力學(xué)唯一選取的點(diǎn)。之后進(jìn)行非絕熱分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算時(shí)我們則選取軟件PYXAID(PythonAbinitioDynamics)[54]進(jìn)行具體的計(jì)算，將計(jì)算溫度設(shè)定為300K，選取的分子動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)軌跡為4500fs，并且采用1.5ps的熱化結(jié)果，時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)定為1fs。我們選取2×1×1的超胞作為非絕熱分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算的結(jié)構(gòu)模型，而在進(jìn)行非絕熱耦合計(jì)算時(shí)我們只考慮點(diǎn)，主要原因有兩個(gè)：一個(gè)是因?yàn)樵摦愘|(zhì)結(jié)Phosphorene/HfS2的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂都位于Γ點(diǎn)，因此屬于直接帶隙半導(dǎo)體，所以選取點(diǎn)更為合適，另一方面也是由于計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力有限，只考慮Γ點(diǎn)有利于減少計(jì)算量。3.3計(jì)算結(jié)果與討論3.3.1結(jié)構(gòu)模型圖3.3.1是Phosphorene/HfS2優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)圖，左圖為俯視圖，右圖為側(cè)視圖，該結(jié)構(gòu)是圖3.3.1優(yōu)化后的Phosphorene/HfS2結(jié)構(gòu)圖。P：紫色，S：黃色，Hf：金色。Figure3.3.1OptimizedgeometryofPhosphorene/HfS2.P：purple.S:yellow.Hf:golden.3.2計(jì)算方法


本文編號(hào)：3326693