發(fā)布時間：2023-03-20 04:49

　　硅元素(Si)具有含量豐富、化學穩(wěn)定性高、成本低廉、無毒等優(yōu)點,已成為現(xiàn)代半導體技術中最重要的元素之一。然而,常壓下最穩(wěn)定的金剛石硅單質(zhì)是間接帶隙的半導體,這極大地限制了Si太陽能電池的轉(zhuǎn)化率。尋找具有適宜直接帶隙的新型硅材料成為領域內(nèi)關注的焦點。先前的一個實驗通過高壓手段合成富Si的堿金屬硅化物,通過進一步的化學手段脫掉富硅化合物中的堿金屬,從而獲得新型硅單質(zhì)太陽能材料。因此,本工作致力于應用高效的晶體結(jié)構(gòu)預測技術結(jié)合第一性原理的計算方法,對高壓下堿金屬硅化物ASi_x(A=Li,Rb,Cs;x=4-8)的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行了系統(tǒng)地探索,通過從理論上去除堿金屬從而獲得新型的硅單質(zhì)結(jié)構(gòu),取得如下創(chuàng)新性成果:1、從理論上探索了0-50 GPa壓力范圍內(nèi)LiSi_x(x=4-8)化合物的晶體結(jié)構(gòu),并確定LiSi₄能夠穩(wěn)定存在。在0-50 GPa壓力區(qū)間內(nèi)LiSi₄有三種熱力學穩(wěn)定結(jié)構(gòu),分別是P4/mnc相、Cmmm相和C2/m相,相變的臨界壓力為8.6 GPa和33.8GPa。如將化合物中的Li去除后,在常...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 高壓研究的重要意義和發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 晶體結(jié)構(gòu)的理論設計
    1.3 堿金屬硅化物的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究目的及意義
第2章 基本理論和計算
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.2 Kohn-Sham方程
        2.1.3 交換關聯(lián)泛函
    2.2 CALYPSO晶體結(jié)構(gòu)預測方法
        2.2.1 粒子群優(yōu)化算法
        2.2.2 CALYPSO結(jié)構(gòu)預測方法
第3章 鋰硅化合物的高壓結(jié)構(gòu)相變和物性研究
    3.1 研究背景
    3.2 計算細節(jié)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 鋰硅化合物的高壓結(jié)構(gòu)焓圖
        3.3.2 鋰硅化合物的晶體結(jié)構(gòu)
        3.3.3 鋰硅化合物的物性研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 銣硅化合物的高壓結(jié)構(gòu)相變和物性研究
    4.1 研究背景
    4.2 計算細節(jié)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 銣硅化合物的高壓結(jié)構(gòu)焓圖
        4.3.2 銣硅化合物的晶體結(jié)構(gòu)
        4.3.3 銣硅化合物的物性研究
    4.4 本章小結(jié)
第5章 銫硅化合物的高壓結(jié)構(gòu)相變和物性研究
    5.1 研究背景
    5.2 計算細節(jié)
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 銫硅化合物的高壓結(jié)構(gòu)相圖
        5.3.2 銫硅化合物的晶體結(jié)構(gòu)
        5.3.3 銫硅化合物的物性研究
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻
作者簡介及科研成果
致謝



本文編號：3766721