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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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9 7 5 8 0 7 5 1 2 2 3 1 2 讀者對象:研究生、科研工作者等 
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)對異質(zhì)結(jié)電子結(jié)構(gòu)的影響和應(yīng)變對異質(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 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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