CdO低密度异构相的第一性原理研究

论文摘要

由于实验水平的逐渐提高,因此,选取幻数团簇作为构建基元并采用“自下而上”的组装方法去设计拥有特殊性能的团簇组装材料已日渐变为可能。与普通材料相比,团簇组装材料不仅能体现出原始基元的性质,还可以通过改变原始基元的大小和基元间的相互作用方式来进行材料性质的调控。所以,人们认为团簇组装方法是目前为止进行开发和设计新材料最具前景的方式之一。以实验上合成的幻数笼状团簇Cd12O12为组装基元,结合不同稳定的相互作用方式进行“自下而上”的组装,从而得到四个新型的CdO低密度异构相（SOD,LTA,FAU和EMT）。首先,这些新晶相在能量上要比亚稳态的B2相更稳定。其次,拥有最低能量的SOD相表现出良好的力学、动力学和热力学稳定性（>500K）。更有趣地是,SOD相是一个非常柔软且带隙为1.57eV的直接带隙半导体。这种最佳光学带隙值使其成为一种十分有前景的光电材料。最后,SOD相还具有很高的载流子迁移率(高达9.6×103cm2V-1s-1),是传统B1-CdO相的三倍左右,因此具备非常好的输运特性。用实验上合成的小尺寸的幻数团簇（Cd8O8和Cd9O9）为构建基元进行“自下而上”的组装,从而得到五个新型的CdO异构相(Cd2O2,Cd4O4,Cd6O6,Cd12O12和Cd16O16)。计算结果表明:所有的新晶相都具有良好的力学、动力学和热力学稳定性（>500K）,并且都要比传统的B2-CdO相更稳定。其中,在室温下Cd2O2相与基态B1-CdO结构的能量基本相等。通过相应的力学参数对比可知,所有新晶相的柔软性、延展性及各向异性都要高于传统的B1-CdO相。最后,通过对这些新晶相电子性质的分析可以发现大多数组装晶相为间接带隙半导体。但不同的是Cd16O16相却是一个直接带隙半导体且带隙为1.58eV,非常接近光学带隙的最优值,因此也是很好的光电材料。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 团簇组装材料的定义及研究意义

1.2 团簇组装材料遇到的机遇与挑战

1.3 CdO材料的研究现状

1.4 本论文的主要研究内容

第二章计算方法

2.1 第一性原理计算方法

2.2 密度泛函理论

2.2.1 Thomas-Fermi模型

2.2.2 Hohenberg-Kohn定理

2.2.3 Kohn-Sham方程

2.2.4 交换关联泛函

2.3 VASP软件介绍及本文相关参数设置

2.3.1 VASP软件

2.3.2 计算参数

12O₁₂ 笼状团簇组装晶体—理想的光电材料'>第三章 Cd₁₂O₁₂笼状团簇组装晶体—理想的光电材料

3.1 组装晶相的结构、状态方程、稳定性以及相变压强

3.2 SOD相的力学性质及各向异性

3.3 SOD相的电子结构和光学性质

3.4 SOD相的输运性质

3.5 本章小结

8O₈和Cd₉O₉ 幻数团簇组装晶体—低密度纳孔材料'>第四章 Cd₈O₈和Cd₉O₉幻数团簇组装晶体—低密度纳孔材料

4.1 新结构的状态方程、稳定性以及相变压强

4.2 新结构的力学性质和各向异性的研究

4.3 新结构的电子性质和光学性质

4.4 本章小结

第五章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间完成的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张若桐

导师: 宋铁磊

关键词: 第一性原理,团簇组装,力学性质,电子性质,光学性质

来源: 内蒙古大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 内蒙古大学

分类号: O469

总页数: 47

文件大小: 3504K

下载量: 17

CdO低密度异构相的第一性原理研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢