化學(xué)式為ABC2的三元化合物家族中,許多成員在光學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,包括非線性光學(xué)領(lǐng)域、光伏領(lǐng)域等等。2018年K.E.Woo的研究組在實(shí)驗(yàn)中首次合成出ABC2族化合物MgSiAs2,并測(cè)試發(fā)現(xiàn)它具有良好的紅外譜區(qū)非線性光學(xué)性質(zhì)。同時(shí),研究組在合成產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了一種全新的結(jié)構(gòu),其化學(xué)式為Mg3Si6As8,是一種半直接帶隙半導(dǎo)體,帶隙值為2.02 eV。該種材料能帶結(jié)構(gòu)的價(jià)帶頂有許多能量相近的極大值點(diǎn),這些極大值點(diǎn)都可以作為吸光通道,因此材料的光吸收系數(shù)高,可能具有良好的光伏性質(zhì)。材料中的缺陷會(huì)對(duì)材料的光、電、磁性能造成極大的影響。比如非線性光學(xué)材料必須在服役光譜區(qū)內(nèi)透明,而缺陷引入的帶隙態(tài)會(huì)影響材料的透明度,使材料的透明譜區(qū)縮短。對(duì)于光伏材料,材料中的元素替位摻雜會(huì)直接影響材料的帶隙值,而帶隙值與材料的光伏性能直接相關(guān)。此外,在磁性材料領(lǐng)域,磁性過渡金屬摻雜的非磁性半導(dǎo)體,又稱稀磁半導(dǎo)體,也是一種備受關(guān)注的新材料。本文分為兩部分,前半部分就MgSiAs2與Mg3Si6As8兩種材料中,摻雜對(duì)光、電、磁性質(zhì)的影響進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的研究,論文的前半部分分為五個(gè)章節(jié)。在第一章中,通過分析Mg... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２?（Ａ）?Ｍｇ３Ｓｉ６Ａｓ８與（Ｂ）?ＳｉＡｓ二元化合物中Ｓｈ＠Ａｓ６八面體網(wǎng)格示??意圖

與吸光躍遷過程結(jié)合，可以引入一種半直接光??躍遷現(xiàn)象。比如，向上躍遷時(shí)，材料是直接帶隙，躍遷后，應(yīng)力控制材料變成??間接帶隙，這樣，躍遷到導(dǎo)帶的電子向下躍遷概率減小，留在導(dǎo)帶的比例增??大，時(shí)間加長，因而可能實(shí)現(xiàn)更高的光伏效率［２２＿２４］。??ＭｇＳｉＡｓ２?Ｍｇ３Ｓｉ６Ａｓｇ??ｆ：＾Ｓ????－１????ｏ???ｚ?ｒ?ｘ?ｐ?ｎ?ｒ?ｍ?ｘ?ｒ?ｒ??帽麵??－４－２?０?２?４?＞１?０?２?３??Ｅｎｅｒｇｙ／ｅＶ?Ｅｎｅｒｇｙ／ｅＶ??圖１．３?ＭｇＳｉＡｓ２和ＭｇｓＳｉｓＡｓｓ能帶與電子態(tài)密度（ＤＯＳ）。??圖１．３給出ＭｇＳｉＡｓｄＩｌＭｇ３Ｓｉ６Ａｓ８的能帶與電子態(tài)密度。由能帶圖可見，??Ｍｇ３Ｓｉ６Ａｓ８的價(jià)帶頂較平，因此當(dāng)材料吸光躍遷時(shí)，有更多躍遷概率相近的的吸??光通道，可以猜測(cè)材料的吸光系數(shù)可能較大，同樣說明材料的光伏效率可能較??４??

?第１章Ｍｇ基三元半導(dǎo)體的研究背景???ｃ?ｉｎｎ｜?ｉｎｎ丨丨丨丨丨??＇〇?＾７５?Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ／＾??￣?ｃ?ｔｏ?ｂａｎｄ＾／ｇｅ｜ｏｗ．ｂａｎｃｊｇａｐ??〇?山?５０?ｅｄｇｅｙ＾?ｐｈｏｔｏｎｓ??ｃ藝?／??ＣＤ?〇＞２５：??０?１?２?３??Ｂａｎｄｇａｐ?（ｅＶ）??圖１．４光伏半導(dǎo)體光伏效率與帶隙關(guān)系圖。??如前所述，單種光伏材料只能利用到極有限的一部分光譜區(qū)的太陽光，于??是，其光伏效率最大也超不過肖克利－奎伊瑟極限。鑒于此，有研究者提出，將??多種光伏材料疊起來做成串聯(lián)電池來提高光伏效率［２８，３６」７］。圖１．５給出一個(gè)多??層光伏電池的結(jié)構(gòu)示意圖。在多層光伏電池中，從上層到下層，材料的帶隙值??依次變寬，入射光先經(jīng)過帶隙最寬的第一層材料，一部分短波譜區(qū)的光子被吸??收；能量低于第一層材料帶隙值的長波光子絕大多數(shù)都能透射到第二層，第二??層材料再吸收轉(zhuǎn)化一段波長較長的譜區(qū)；能量小于第二層材料帶隙的光子則透??射到第三層，以此類推，實(shí)現(xiàn)對(duì)可見光譜更充分的利用，達(dá)到更高的光伏效??率。實(shí)驗(yàn)合成多層光伏電池多為兩到三層［３２］。??圖１．５多層光伏電池示意圖??在多層光伏電池中，除了前面所述的四種損失，由于存在界面，還可能引??入界面上的反射，以及界面電阻，帶來額外的損失。因此不同材料之間晶格適??配性一定要好，這樣界面電阻才不會(huì)太大，界面反射才不會(huì)太嚴(yán)重。??６??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Theoretical prediction on thermal and mechanical properties of high entropy(Zr0.2Hf0.2Ti0.2Nb0.2Ta0.2)C by deep learning potential[J]. Fu-Zhi Dai,Bo Wen,Yinjie Sun,Huimin Xiang,Yanchun Zhou.  Journal of Materials Science & Technology. 2020(08)



本文編號(hào)：3229148