基于新型二維材料異質(zhì)結(jié)電子結(jié)構(gòu)及光電特性的理論研究
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- 作者：李東翔
- 出版時(shí)間：2025/6/1
- ISBN：9787121505232
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TB383；TN303
- 頁碼：276
- 紙張：
- 版次：01
- 開本：16開
隨著可穿戴設(shè)備的普及和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的廣泛應(yīng)用，依賴外部電源實(shí)現(xiàn)光電檢測的傳統(tǒng)光電探測器面臨著高暗電流和小開關(guān)比等問題的挑戰(zhàn)。因此，具備自供電能力的光電探測器的性能成了限制光電探測器更廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。經(jīng)過十多年的發(fā)展，具備自供電能力的光電探測器在集成性、柔性和穩(wěn)定性等方面都取得了重要的進(jìn)展，但是其效率仍然受到極大制約。 近幾年，異質(zhì)結(jié)構(gòu)由于其多組份之間協(xié)同工作展現(xiàn)的優(yōu)異性能，使其在自供電光電探測器的理性設(shè)計(jì)上展現(xiàn)了巨大的前景和價(jià)值。本文基于新型二維材料構(gòu)建了不同維度堆積的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，采用第一性原理方法和非絕熱分子動(dòng)力學(xué)方法，針對(duì)光生載流子在異質(zhì)結(jié)中的轉(zhuǎn)移過程，系統(tǒng)研究了界面效應(yīng)對(duì)異質(zhì)結(jié)電子結(jié)構(gòu)的影響和應(yīng)變對(duì)異質(zhì)結(jié)光電特性的調(diào)控，為設(shè)計(jì)和制備高性能自供電光電探測器提供了理論支撐。
李東翔，男，漢族，山西長治人，安順學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師、貴州省千層次創(chuàng)新型人才，工學(xué)博士。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文30 余篇，其中 SCI 收錄 20篇；主持和參與各級(jí)各類項(xiàng)目10余項(xiàng)，主要研究方向?yàn)樾滦凸δ懿牧系难芯俊?
第1章 緒論 ............................................................................................................. 001
1.1 智能時(shí)代光電探測器面臨的問題與挑戰(zhàn) .................................................. 002
1.2 基于二維材料自供電光電探測器的研究進(jìn)展 .......................................... 003
1.2.1 二維材料 ......................................................................................... 004
1.2.2 二維材料在光電探測器方面的應(yīng)用研究 ...................................... 010
1.2.3 二維材料異質(zhì)結(jié)在自供電光電探測器方面的研究進(jìn)展 .............. 012
本章參考文獻(xiàn) ...................................................................................................... 014
第2章 理論基礎(chǔ)和計(jì)算工具 ................................................................................ 021
2.1 自供電光電探測器的基本原理及其應(yīng)用 .................................................. 022
2.1.1 自供電 ............................................................................................. 022
2.1.2 光電探測器的分類 .......................................................................... 023
2.1.3 光電探測器的性能參數(shù) .................................................................. 023
2.1.4 光電探測器的應(yīng)用 .......................................................................... 024
2.2 計(jì)算的基本方法 ......................................................................................... 025
2.2.1 密度泛函理論概述 .......................................................................... 025
2.2.2 分子動(dòng)力學(xué)概述 .............................................................................. 031
2.2.3 有效質(zhì)量和光吸收系數(shù) .................................................................. 033
2.3 計(jì)算軟件簡介 ............................................................................................. 034
2.3.1 VASP 軟件 ...................................................................................... 034
2.3.2 Hefei-NAMD 軟件 ......................................................................... 034
本章參考文獻(xiàn) ...................................................................................................... 035
第3章 應(yīng)變對(duì)GaSe/SnS2異質(zhì)結(jié)自供電及光電特性的影響 ........................ 041
3.1 引言 ............................................................................................................. 042
3.2 計(jì)算方法與細(xì)節(jié) ......................................................................................... 044
3.3 計(jì)算結(jié)果與討論 ......................................................................................... 044
3.3.1 GaSe和SnS2單層的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算 ............................................... 044
基于新型二維材料異質(zhì)結(jié)電子結(jié)構(gòu)及光電特性的理論研究
VI
3.3.2 GaSe/SnS2異質(zhì)結(jié)的幾何結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性 ........................................ 046
3.3.3 GaSe/SnS2異質(zhì)結(jié)的界面效應(yīng)及光吸收性質(zhì) ................................ 047
3.3.4 GaSe/SnS2異質(zhì)結(jié)的電荷轉(zhuǎn)移和自供電效應(yīng) ................................ 049
3.3.5 應(yīng)變對(duì)GaSe/SnS2異質(zhì)結(jié)自供電效應(yīng)及光電特性的調(diào)控 ........... 052
3.4 本章小結(jié) ..................................................................................................... 059
本章參考文獻(xiàn) ...................................................................................................... 059
第4章 高性能InSe/BP異質(zhì)結(jié)的自供電和快速光響應(yīng)的分子動(dòng)力學(xué) ........ 065
4.1 引言 ............................................................................................................. 066
4.2 計(jì)算方法與細(xì)節(jié) ......................................................................................... 067
4.3 計(jì)算結(jié)果與討論 ......................................................................................... 068
4.3.1 InSe/BP異質(zhì)結(jié)的堆疊結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性分析 .................................... 068
4.3.2 InSe/BP異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)排列及光吸收性質(zhì) ............................ 070
4.3.3 InSe/BP異質(zhì)結(jié)的功函數(shù)及自供電效應(yīng) ........................................ 074
4.3.4 InSe/BP異質(zhì)結(jié)界面超快載流子轉(zhuǎn)移的分子動(dòng)力學(xué) .................... 076
4.3.5 雙軸應(yīng)變對(duì)InSe/BP異質(zhì)結(jié)光電特性的調(diào)控 ............................... 081
4.4 本章小結(jié) ..................................................................................................... 083
本章參考文獻(xiàn) ...................................................................................................... 084
第5章 2D/2D BP/Cs2SnI4異質(zhì)結(jié)的設(shè)計(jì)和光電特性 ..................................... 089
5.1 引言 ............................................................................................................. 090
5.2 計(jì)算方法與細(xì)節(jié) ......................................................................................... 091
5.3 計(jì)算結(jié)果與討論 ......................................................................................... 091
5.3.1 BP/Cs2SnI4異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................................... 091
5.3.2 BP/Cs2SnI4異質(zhì)結(jié)的電子結(jié)構(gòu)及光吸收性質(zhì) ............................... 094
5.3.3 BP和Cs2SnI4異質(zhì)結(jié)的電荷轉(zhuǎn)移及自供電效應(yīng) .......................... 097
5.3.4 雙軸應(yīng)變對(duì) BP/Cs2SnI4 異質(zhì)結(jié)光電特性的影響 ........................ 101
5.4 本章小結(jié) ..................................................................................................... 107
本章參考文獻(xiàn) ...................................................................................................... 108
第6章 2D/3D Cs2SnI2Cl2/Cs2TiI6異質(zhì)結(jié)的光電特性和載流子輸運(yùn) ............ 113
6.1 引言 ............................................................................................................. 114
6.2 計(jì)算方法與細(xì)節(jié) ......................................................................................... 115
6.3 計(jì)算結(jié)果與討論 ......................................................................................... 117
目 錄
VII
6.3.1 Cs2SnI2Cl2/Cs2TiI6異質(zhì)結(jié)的穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)分析 ................... 117
6.3.2 Cs2SnI2Cl2/Cs2TiI6異質(zhì)結(jié)的自供電效應(yīng) ....................................... 122
6.3.3 Cs2SnI2Cl2/Cs2TiI6異質(zhì)結(jié)載流子轉(zhuǎn)移的分子動(dòng)力學(xué) ................... 122
6.3.4 雙軸應(yīng)變對(duì)Cs2SnI2Cl2/Cs2TiI6異質(zhì)結(jié)光電特性的影響 .............. 129
6.4 本章小結(jié) ..................................................................................................... 134
本章參考文獻(xiàn) ...................................................................................................... 134
第7章 2D/2D/2D GaN/WS2/MoS2異質(zhì)結(jié)的界面效應(yīng)及分子動(dòng)力學(xué) .......... 141
7.1 引言 ............................................................................................................. 142
7.2 計(jì)算方法與細(xì)節(jié) ......................................................................................... 143
7.3 計(jì)算結(jié)果與討論 ......................................................................................... 144
7.3.1 GaN/WS2/MoS2異質(zhì)結(jié)的堆疊結(jié)構(gòu) ............................................... 144
7.3.2 界面效應(yīng)對(duì)GaN/WS2/MoS2異質(zhì)結(jié)的影響 .................................. 146
7.3.3 GaN/WS2/MoS2異質(zhì)結(jié)的分子動(dòng)力學(xué) ........................................... 152
7.3.4 雙軸應(yīng)變對(duì)GaN/WS2/MoS2異質(zhì)結(jié)光電特性的影響 .................. 160
7.4 本章小結(jié) ..................................................................................................... 163
本章參考文獻(xiàn) ...................................................................................................... 164
第8章 總結(jié)與展望 ................................................................................................. 169
8.1 總結(jié) ............................................................................................................. 170
8.2 展望 ............................................................................................................. 172
附錄A 關(guān)鍵詞索引 ................................................................................................. 173
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