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oe1(光电查) - 科学论文

32 条数据
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  • 探索掺杂钆的闪锌矿结构氮化镓的光学特性及其在新型光电子学中的应用（一项DFT+U研究）

    摘要： 在本研究中，我们采用Wien2K软件包结合DFT+U方法，系统研究了掺杂钆的闪锌矿结构GaN的光学特性。研究以纯GaN为基准，保持超胞尺寸固定为1×2×2，在晶格中分别掺入3.12%、6.25%和12.5%不同浓度的Gd元素。我们详细对比分析了纯GaN与各浓度Gd掺杂体系的光学及电学性质，重点考察了费米能级附近及价带顶区Gd与N原子相互作用以及掺杂元素d/f态的局域化特征。相较于纯GaN，3.12%掺杂浓度样品的吸收光谱呈现红移，而6.25%和12.5%高浓度掺杂则表现出蓝移现象，且紫外区吸收显著增强。综合光学特性分析表明Gd:GaN体系特别适用于紫外光电子器件。本研究的光学性质结果与现有文献高度吻合，我们首次报道的Gd:GaN光学特性数据为该材料在紫外光电子、光子学、LED、紫外杀菌、光电传感器、热致变色太阳能电池及生化传感等领域的应用指明了方向。

    关键词： 光学性质、态密度、DFT计算、氮化镓(GaN)、钆掺杂

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • Cu掺杂闪锌矿结构GaN光学性质的第一性原理研究及其在新型光电子器件中的应用

    摘要： 当前计算研究聚焦于采用Wien2K软件中PBE-GGA近似方法计算掺铜闪锌矿GaN体系的光学性质。我们分别考虑了对应1×1×2、1×2×2、2×2×2超胞构型的6.25%、3.12%、1.56%三种铜掺杂浓度，每种浓度下均用一个铜原子取代一个镓原子，并系统对比了纯GaN与各掺铜浓度体系的光学性质。总态密度(TDOS)和分波态密度(PDOS)图谱揭示了镓p态、氮p态及铜d态的贡献。光学吸收谱较纯GaN出现红移，通过分析铜氮原子相互作用，我们观测到导带底或费米能级处存在局域化d态。因此，掺杂杂质铜后闪锌矿GaN的电光性能得到增强，该材料有望应用于光子学、功率电子器件、太阳能电池、光电子学、紫外光电探测器及LED等领域。

    关键词： 氮化镓，密度泛函理论计算，铜掺杂，光学性质，态密度

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 过渡金属掺杂TiO?量子点的DFTB研究

    摘要： 采用密度泛函紧束缚（DFTB）方法研究了不同尺寸纯TiO?量子点及过渡金属掺杂TiO?量子点的结构、光学和电子特性。通过自洽电荷密度泛函紧束缚理论（SCC-DFTB）对尺寸最大至3.03 nm的TiO?量子点（QDs）进行建模，分析了量子点态密度、分子轨道位置以及最高占据分子轨道（HOMO）与最低未占分子轨道（LUMO）能隙的尺寸依赖性。研究发现当量子点尺寸接近3.03 nm时，由于量子限域效应导致能隙变窄。为进一步探索性能调控可能性，对Ti27O54量子点进行了3d过渡金属掺杂，掺杂剂引入的3d杂质能级为调控带隙或主能带位置提供了可能。通过监测费米能级偏移位置来探究掺杂量子点电导率及n型/p型行为的变化，观察到V和Cr掺杂的TiO?量子点呈现n型特性，而Sc、Mn和Fe掺杂的则呈现p型特性。该研究有助于提升染料敏化太阳能电池的光电流效率，并拓展材料在电子与光电子领域的应用。

    关键词： LUMO（最低未占分子轨道）、过渡金属、DFTB（密度泛函紧束缚方法）、态密度、量子点、HOMO（最高占据分子轨道）

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于第一性原理研究磷烯纳米片器件对光气分子的检测

    摘要： 采用非平衡格林函数（NEGF）与密度泛函理论（DFT）方法，研究了光气（COCl?）在磷烯纳米片基分子器件中的几何结构、电子特性及吸附行为。通过Bader电荷转移、能带间隙及平均能隙变化等参数，进一步分析了COCl?气体在磷烯纳米片表面的吸附特性。此外，传输谱和伏安特性证实了该磷烯纳米片器件对COCl?气体分子的检测性能。本研究为基于磷烯纳米片的分子器件用于COCl?气体分子传感奠定了基础。

    关键词： 纳米片，光气，吸附，态密度，磷烯

    更新于2025-09-22 16:12:42

  • (InAs)/(InSb)多层膜中的应变分布：第一性原理计算

    摘要： 通过第一性原理计算，我们揭示了(wurtzite-InAs)n/(zinc-blend-InSb)m多层样品中的界面应变弛豫现象。研究表明，沿生长方向的应变分布取决于多层结构各段层的相对厚度。这一观测结果可通过InAs与InSb间晶格失配导致的晶格形变传播来解释。最终我们证明：通过精确调控层厚来调节应变，可实现多层结构中带隙沿长度方向的变化。这种多层体系中的带隙调制在光电器件设计中具有广泛应用价值。

    关键词： 应变，第一性原理计算，InAs/InSb，多层结构，态密度

    更新于2025-09-22 18:28:03

  • 光电探测器[暂定标题] || 非晶硅氢p-i-n光电二极管作为生物传感器

    摘要： p-i-n型氢化非晶硅（a-Si:H）光电二极管作为生物传感器中的换能器具有广阔前景。氢化非晶硅带隙中本征及光诱导局域态密度与能量分布对薄膜光电二极管的光电导特性影响显著。这些态根据其本质不同，在载流子俘获与复合过程中起关键作用，进而影响光电二极管电容特性。本研究采用蓝光LED光源的调制光电流光学偏压依赖性（OBMPC）方法，通过分析光电二极管的瞬态响应，阐明了带隙态密度特性及其能量分布规律对二极管电容的影响机制。研究发现i层深能级缺陷态在不同偏压下均对电容产生贡献，且电容值在内建电位附近达到上限?；诟梅椒笆笛榻峁胊-Si:H p-i-n光电二极管被成功应用于哺乳动物细胞化学发光检测的生物传感器换能器。

    关键词： 蓝光、生物传感器、瞬态响应、缺陷、氢化非晶硅p-i-n光电二极管、态密度、电容、发光二极管

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 钙钛矿太阳能电池器件建模的见解

    摘要： 从这一视角出发，我们通过建模与模拟探究了钙钛矿太阳能电池的器件物理特性。我们讨论了影响钙钛矿太阳能电池建模的多种因素，包括离子作用、介电常数、态密度以及复合损耗的空间分布。通过重点研究钙钛矿光伏器件中非理想能级排列的影响，我们揭示了低复合钙钛矿材料的一个独特特征——界面处主要电子自诱导偶极的形成，该现象显著提升了内建电势与器件开路电压。最后，我们探讨了钙钛矿光伏领域器件建模的未来方向，阐述了若干亟待解决的关键问题，而器件模拟将成为推动该领域未来发展的重要有力工具。

    关键词： 器件物理、态密度、模拟、器件建模、复合损耗、介电常数、钙钛矿太阳能电池、能级排列

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于三苯胺的有机太阳能电池给体材料光电性能调控

    摘要： 在本研究中，通过将2-氰基丙烯酸(R)、2-亚甲基丙二腈(M1)、2-氰基丙烯酸甲酯(M2)、2-(2-亚甲基-3-氧代-茚满-1-亚基)-丙二腈(M3)、2-(6,7-二氟-2-亚甲基-3-氧代-茚满-1-亚基)-丙二腈(M4)等不同受体基团取代三苯胺供体基团周围，设计合成了四种分子。采用密度泛函理论(DFT)的CAM-B3LYP/6-31G(d,p)方法研究了四种新型三苯胺(TPA)基有机太阳能电池给体材料(M1-M4)的光电性能，并与近期报道的参比分子进行了对比评估。由于桥接噻吩基团的共轭体系延伸，M4表现出520nm的最大吸收波长。重组能计算结果同样显示M4具有最优空穴传输速率，其低空穴重组能(λh)证实了这一特性。

    关键词： 前线分子轨道、电荷转移复合物、跃迁密度矩阵、三苯胺、密度泛函理论、态密度、开路电压

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 界面吸附构型对化学计量比和缺陷态TiO2锐钛矿(101)面染料敏化太阳能电池性能的影响：一项理论研究

    摘要： 界面吸附构型对染料敏化太阳能电池（DSSCs）的光伏性能具有重要影响，因此需要通过理论研究进一步理解不同吸附构型对化学计量比和缺陷TiO2（101）表面的短路光电流密度（JSC）与开路电压（VOC）的影响。本文采用DFT和TD-DFT方法，计算了具有不同给电子基团和α-氰基丙烯酸锚定基团（T1-3）的供体-π桥-受体（D-π-A）型卟啉染料单体及其/TiO2体系的吸附情况。首次对比分析了化学计量比与缺陷表面染料/TiO2体系的界面电子注入（IET）和态密度（DOS），深入揭示了影响DSSC效率的电子学因素，该结果能合理解释JSC和VOC的实验变化趋势。研究表明：相比双齿配位，羧基与氰基以三齿配位模式结合可实现更高效的电子注入速率并使导带发生上移。更有趣的是，我们发现含O2c空位的缺陷表面吸附构型（尤其是通过羧基两个氧原子键合的模式）会诱导更显著的导带底上移和相对快速的电子注入。

    关键词： 界面电子转移、态密度、染料敏化太阳能电池、吸附构型、二氧化钛

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 调节二噻吩并吡咯给体分子的光电性能以用于有机太阳能电池

    摘要： 对有机太阳能电池（OSC）物理性质的理论分析对于揭示光电转换效率（PCE）、结构与性能之间的关联至关重要。本研究以二噻吩并吡咯（DTP）作为富电子给体单元，结合不同类型的π桥和端基受体单元，设计合成了五种新型A-D-A型小分子M1-M5。采用MPW1PW91/6-31G(d,p)理论水平优化所有分子几何结构，使用TD-MPW1PW91/6-31G(d,p)理论水平进行激发态计算。通过与参考化合物R对比，系统研究了设计分子（M1-M5）的几何结构、电子结构、偶极矩、开路电压、重组能及电荷传输特性。结果表明：M1、M2、M3和M5的HOMO能级较参考分子R更低（M4能级较高），更有利于电子给体作用；所有分子的LUMO能级因桥连单元和受体基团的吸电子效应而略高。其中M1具有最大的HOMO-LUMO能隙（2.48 eV），M3能隙最?。?.11 eV）。除M1外，所有设计分子的电子转移速率参数λe值均较低，表明其电子转移速率高于R。除M1外，设计分子的偶极矩均高于参考分子R，这种高偶极矩特性有利于提升有机溶剂溶解性，对太阳能电池器件制备具有积极意义。除M4的开路电压（Voc）与R相当外，其余设计分子的Voc值均更高。研究表明，合理选择电子给受基团对提升OSC光电转换效率具有重要作用。

    关键词： 二噻吩并吡咯、重组能、开路电压、态密度、密度泛函理论

    更新于2025-09-12 10:27:22