隨著計算物理的不斷發(fā)展,通過理論計算預(yù)測新結(jié)構(gòu)來指導(dǎo)實驗合成得到人們想要的新型結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展材料科學(xué)研究的有效途徑。對于半導(dǎo)體材料,電-聲子相互作用決定了材料的諸多重要性質(zhì)(如光吸收、拉曼光譜、熱載流子的熱化機制等),通過計算尋找長壽命熱載流子的材料被認為是設(shè)計和開發(fā)新型光伏材料最具可能的途徑之一。本文針對近期理論上預(yù)測或在實驗上成功合成出的新型碳材料,通過密度泛函理論并結(jié)合多體微擾理論及瓦尼爾函數(shù)插值方法對其電-聲子相互作用及其散射率相關(guān)問題進行研究,具體內(nèi)容分為如下兩部分:首先研究了2017年在實驗上合成出的T-carbon電-聲子散射率和包含激子效應(yīng)的光學(xué)性質(zhì),結(jié)果表明光學(xué)聲子和聲學(xué)聲子分別主導(dǎo)了價帶和導(dǎo)帶邊緣的散射。此外由于散射強度的不同,空穴的弛豫時間(0.5 ps)比電子的弛豫時間(0.24 ps)長,我們還通過計算預(yù)測出熱空穴的平均自由程高達80 nm,而熱電子的平均自由程只有15 nm,這導(dǎo)致對T-carbon中熱載流子的提取范圍不同。同時研究結(jié)果表明T-carbon中第一個暗激子輻射壽命為3.4 s,而第一個亮激子的輻射壽命為2.8 ns,低能級暗激子的輻射壽命...

【文章頁數(shù)】：41 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 新型碳材料的性質(zhì)及應(yīng)用
    1.2 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 理論方法
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 絕熱近似
        2.1.2 Hartee-Fock近似
        2.1.3 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.4 Kohn-Sham方程
        2.1.5 交換關(guān)聯(lián)泛函
    2.2 多體微擾理論
        2.2.1 GW近似
        2.2.2 Bethe-Salpeter方程
    2.3 Wannier函數(shù)及其在本論文計算中的應(yīng)用
    2.4 論文相關(guān)理論與計算細節(jié)
        2.4.1 關(guān)于T-carbon研究的計算細節(jié)
        2.4.2 關(guān)于D-carbon研究的計算細節(jié)
第三章 T-carbon電-聲子散射與光吸收性質(zhì)
    3.1 引言
    3.2 計算模型
    3.3 計算結(jié)果與分析
        3.3.1 電子自能虛部
        3.3.2 散射率和弛豫時間
        3.3.3 平均自由程
        3.3.4 電-聲子相互作用矩陣元
        3.3.5 包含激子效應(yīng)的光吸收
    3.4 本章小結(jié)
第四章 D-carbon電-聲子散射性質(zhì)
    4.1 引言
    4.2 計算模型
    4.3 計算結(jié)果與分析
        4.3.1 聲子色散曲線
        4.3.2 電子自能虛部
        4.3.3 散射率和弛豫時間
        4.3.4 平均自由程
    4.4 本章小結(jié)
第五章 論文總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3872084