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卤化物钙钛矿前驱体碘化甲铵的结构与性质及其对太阳能电池的影响:一项第一性原理研究
摘要: 近年来,基于原型材料CH3NH3PbI3的卤化物钙钛矿材料备受关注,其应用范围涵盖太阳能电池到发光二极管等领域。然而目前卤化物钙钛矿材料的许多基本特性仍不明确,例如甲基铵前驱体的结构及其对钙钛矿性能的影响。本文通过第一性原理计算,回溯性地理论研究了卤化物钙钛矿CH3NH3PbI3合成前驱体——碘化甲基铵的单体与二聚体结构,旨在更全面地揭示钙钛矿的晶体结构特征。计算表明氢键是稳定碘化甲基铵单体和二聚体的主要因素,其中二聚体结构呈现每个碘原子被相邻两个甲基铵阳离子分子中的氢原子共享的几何构型。研究表明碘化甲基铵中的氢键与三维钙钛矿结构的构建相关,且钙钛矿晶格中氢键的形成可"历史性"追溯至前驱体制备阶段。本文阐明了氢键在卤化物钙钛矿材料合成与晶体形成过程中的重要性,并强调需要从基础理论层面理解从钙钛矿前驱体到最终晶格结构的演变机制。
关键词: 从头算,钙钛矿太阳能电池,氢键,二聚体,碘化甲铵
更新于2025-09-19 17:13:59
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关于TeO<sub>2</sub>/TeO<sub>3</sub>复合氧化物作为非线性光学先进材料的电子结构与光学性质的计算机研究
摘要: 采用广义梯度近似DFT、PBE0与B3LYP交换关联泛函的杂化DFT-HF方法以及准粒子G0W0方法,研究了TeO2-TeO3二元体系中系列氧化碲晶体的电子结构。与现有实验数据对比发现:DFT方法显著低估了带隙值;杂化DFT-HF方法导致带隙值略微高估;而基于Kohn-Sham解的"单次"G0W0计算与实验数据吻合最佳。详细讨论了氧化碲的电子结构,发现带隙值随八面体配位碲原子比例的增加呈比例下降,该变化源于未参与Te(VI)-O键合的5s(Te)电子形成带隙态。通过随机相位近似计算了系列氧化碲的介电响应,并依据经验性米勒规则预测了这些化合物具有强非线性特性。
关键词: 从头算、密度泛函理论、碲氧化物、GW近似、非线性光学、电子结构
更新于2025-09-12 10:27:22
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成分调控无机CsSnX(X = Br, I)复合材料的频率依赖性线性和非线性光学特性
摘要: 通过无偏晶体结构筛选、密度泛函理论和微扰方法,对CsSnX(X=Br、I)体系的结构、电子和光学性质进行了全面研究。已知母体结构CsI和CsBr的晶体学特征与实验观测高度吻合。实验验证的立方相Cs2SnI6被成功复现,其计算晶类与模拟XRD图谱均与现有实验数据匹配,证实了所用方法的可靠性。其他能量和动力学稳定的结构包括立方相Cs2SnBr6、三斜相Cs2Sn2Br6和Cs2Sn2I6。这些相均为直接半导体,其GW修正带隙与卤素类型或原子质量呈非单调关联,能隙实际由CsSn卤化物化合物结构决定,覆盖中红外至近紫外波段。通过引入GW修正能隙作为剪刀位移确保了光学计算的可靠性?;竦昧松鲜龈飨嗟亩榈绾?、吸收系数、能量损失及折射率谱。新型Cs2Sn2Br6和Cs2Sn2I6相具有优异的零极限二阶极化率(3.1-22.8 pm V-1)。
关键词: 从头算,光学性质,稳定相,密度泛函理论
更新于2025-09-10 09:29:36
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(Ga,Co)共掺杂ZnO的电子和磁性能第一性原理研究
摘要: 基于GGA形式的密度泛函理论第一性原理计算,我们研究了(Ga,Co)共掺杂ZnO体系的电子结构和磁学性质。针对Co0.056Zn0.944O中杂质间距对铁磁和反铁磁基态的影响进行了分析:当Co原子间距最近时,体系呈现每个Co原子总磁矩约3.00μB的铁磁基态,其电子结构也显示出近半金属性;而当Co原子间距最远时,Co0.056Zn0.944O则表现为反铁磁基态。将Co0.056Zn0.944O中的Zn2+离子替换为Ga离子后,新型(Ga,Co)共掺杂ZnO体系具有更高的能量稳定性。研究发现Ga掺杂通过sp-d交换作用减小了Co0.056Zn0.944O的带隙,该结果与实验数据高度吻合。此外,Ga掺杂使Co0.056Zn0.944O从近半金属性转变为金属性。结果表明Ga0.029Co0.056Zn0.915O仍保持铁磁性,每个Co原子总磁矩约3.00μB。但当Ga浓度增加时,(Ga,Co)共掺杂ZnO的铁磁基态会消失。
关键词: GGA形式体系,(Ga,从头算,密度泛函理论,电子结构,Co)共掺杂ZnO,磁性能
更新于2025-09-04 15:30:14
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[IEEE 2018年国际半导体工艺与器件模拟会议(SISPAD) - 美国德克萨斯州奥斯汀市(2018.9.24-2018.9.26)] 2018年国际半导体工艺与器件模拟会议(SISPAD) - CoSi?/Si界面I-V特性中应力效应的第一性原理计算
摘要: 我们基于第一性原理计算了单轴和双轴应力对CoSi2/nSi界面电阻率的影响,针对硅的三个主要晶向展开研究。对于[001]晶向,我们在压缩和拉伸应力下均识别出两种显著的低偏压与高偏压导电机制:在约0.1V偏压范围内,电流主要由Γ点附近的电子传输通道主导;而在更高偏压下,则由布里渊区(±1/2, ±1/2)导带谷的传输主导,这使得接触电阻率在0.2V偏压时最高可降低30%。该效应在[110]晶向较不明显,在[111]晶向由于硅导带谷沿此方向的对称性而几乎可以忽略。本研究为下一代半导体器件中通过应力调控降低硅化物界面接触电阻率提供了优化路径的理论依据。
关键词: 硅化物,从头算,电子输运,接触电阻率
更新于2025-09-04 15:30:14