現(xiàn)如今,隨著化石能源的日益枯竭以及人們對環(huán)境保護的不斷重視,太陽能因其便于得到和無污染而備受矚目。太陽能的光電轉換效率是影響光電子性能的重要因素,然而熱載流子在復合的過程中伴隨著能量的損失會極大的阻礙光伏器件的光電轉換效率,因此為了提高光電轉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合。本文利用了密度泛函理論（density functional theory,DFT）結合非絕熱分子動力學的方法集中研究了由二維層狀材料構成的范德華異質結Phosphorene/HfS₂和InSe/Sb的熱載流子動力學過程,探究了非絕熱耦合強度（nonadiabatic couplings,NAC）、能級差以及退相時間這三個因素對熱載流子弛豫時間的影響。下面是我具體的研究內容:（1）研究了過渡金屬二硫化物和黑磷烯異質結Phosphorene/HfS₂中的熱載流子動力學。結果發(fā)現(xiàn)Phosphorene/HfS₂為Ⅱ類半導體能級排列且為直接帶隙半導體,而影響Phosphorene/HfS₂中熱載流子弛豫快慢的主要因... 

【文章來源】：內蒙古大學內蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：46 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

范德華異質結的結構

內蒙古大學碩士學位論文11圖2.2.2上圖：不交叉的兩條絕熱勢能面上的原子核的運動軌跡。下圖：在絕熱態(tài)上的占據數(shù)隨時間變化的曲線圖。圖片引自文獻[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)就說明軌跡將不會跳躍，會繼續(xù)留在i態(tài)上。然而雖然最少面跳躍可以彌補Ehrenfest方法上的不足，具有很好的實用性，但是也不是十分完美的，它在面對經典軌線相互獨立、跳躍會引起動量的改變等問題方面也存在一些缺陷。

內蒙古大學碩士學位論文13本文主要采用的是第一性原理的計算方法并且是基于密度泛函理論的。該異質結在進行結構優(yōu)化、電子結構以及分子動力學的計算時均利用軟件Quantum-ESPRESSO[53]。其中具體利用廣義梯度近似(GGA)去計算基態(tài)的分子動力學，GGA泛函中具體采用的為PBE泛函。而在具體計算過程中采用的贗勢為模守恒贗勢。進行優(yōu)化時，我們將布拉菲點陣指數(shù)設置為8，截斷能設置為70Ry，而k點網格我們選取的是為8×4×1，布里淵區(qū)的Γ點是我們計算分子動力學唯一選取的點。之后進行非絕熱分子動力學計算時我們則選取軟件PYXAID(PythonAbinitioDynamics)[54]進行具體的計算，將計算溫度設定為300K，選取的分子動力學運動軌跡為4500fs，并且采用1.5ps的熱化結果，時間步長設定為1fs。我們選取2×1×1的超胞作為非絕熱分子動力學計算的結構模型，而在進行非絕熱耦合計算時我們只考慮點，主要原因有兩個：一個是因為該異質結Phosphorene/HfS2的導帶底和價帶頂都位于Γ點，因此屬于直接帶隙半導體，所以選取點更為合適，另一方面也是由于計算機的計算能力有限，只考慮Γ點有利于減少計算量。3.3計算結果與討論3.3.1結構模型圖3.3.1是Phosphorene/HfS2優(yōu)化后的結構圖，左圖為俯視圖，右圖為側視圖，該結構是圖3.3.1優(yōu)化后的Phosphorene/HfS2結構圖。P：紫色，S：黃色，Hf：金色。Figure3.3.1OptimizedgeometryofPhosphorene/HfS2.P：purple.S:yellow.Hf:golden.3.2計算方法


本文編號：3326693