湘潭大学物理与光电工程学院微纳能源材料与器件湖南省重点实验室
- 作品数：13 被引量：10H指数：2
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- 应变下氮和硼替位掺杂石墨烯的结构与电子性质被引量：1
- 2016年
- 采用第一性原理计算方法,研究了氮(N)和硼(B)替位掺杂石墨烯在加载应变情况下的结构和电子性质.计算结果表明(采用6×6超原胞),对于纯石墨烯,当应变大于临界应变30%时发生从弹性应变至非弹性应变的转变,体系总能在转变处发生突变.而N和B掺杂石墨烯的临界应变分别变为17.6%和17.4%,这表明掺杂石墨烯的弹性应变范围大幅减小.通过研究纯石墨烯和N/B替位掺杂石墨烯的电子性质,发现纯石墨烯在对称应变下仍为零带隙,而掺杂后费米能级处出现电子态,体系转变为金属,并且发现应变可以调节掺杂石墨烯的费米能级但不能在狄拉克锥处打开带隙.
- 熊扬虹彭琼李金张春小唐超钟建新
- 关键词：第一性原理石墨烯掺杂
- 二维SnSe和SnSe2薄膜的可控制备
- 2019年
- 目前二维IV-VI族窄带隙半导体材料在存储开关、太阳能转换、热电转换和近红外光电器件等领域受到了广泛关注.其中硒化锡(SnSe)和二硒化锡(SnSe2)作为典型的IV-VI族窄带隙半导体,由于其优异的电子和光电性能成了研究热点.目前,制备SnSe和SnSe2薄膜通常需要使用两套气相沉积系统,而制备SnSe2纳米片更是需要通过化学气相沉积的方法才能获得,因此面临制备成本高、可控性低的问题.该文提供了一种气相沉积方法,一步制备了SnSe和SnSe2薄膜,大大提高了制备效率.该方法只需要控制加热温度,制备过程简单可控.通过一系列的表征手段证明,制备的SnSe薄膜和SnSe2薄膜十分纯净.
- 岳超罗斯玮陆冬林钟建新
- 关键词：气相沉积
- 大面积单层二硫化钼薄膜的光探测性能研究
- 2019年
- 通过化学气相沉积方法成功制备出大面积(厘米级)单层硫化钼(MoS 2 )薄膜,并利用光学显微镜、拉曼显微镜、原子力显微镜等技术手段进行了有效的表征.将所制备的薄膜样品通过磁控溅射的方法镀上电极,并对其光探测性能进行了研究.研究结果表明:薄膜的结晶程度(晶粒尺寸)对薄膜光响应速率和光电导具有极大影响;薄膜的光电导对光源的波长具有一定的依赖性;在一些特定的波段,薄膜会呈现负光电导性(NPC).
- 肖旭凌吴杰李俊罗斯玮唐超钟建新
- 关键词：二硫化钼
- 简易溶液法合成CsPbBr3的光探测性能研究
- 2019年
- 设计并实现了一种新颖高效的制备CsPbBr3纳米材料的实验方法 .首先通过一种简单的溶液法获得CsPbBr3,并采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射图谱(XRD)对其形貌和结构进行了表征.将其作为光敏材料,对其进行光探测性能测试发现,CsPbBr3具有较好的光响应性以及较大的光电流,其响应上升时间和响应下降时间分别是1.325s和0.754s,光电流在5V偏压,0.9mW的光强下是14.11μA/cm^2.除此之外,可以发现I-V曲线是线性的,而且无论是在有光还是无光的情况下,电流都是随着偏压增大而增大,有光时的电流大于无光时的电流.因为光照时,CsPbBr3材料的内部会产生大量的光生电子空穴对,从而会增加材料中的自由电子的数目,最终导致光电流变大.光照变强时,其电流大于弱的光照强度,这是因为光照强度变强时,照射到材料表面上和接收的光能量就会变得更加的多,从而导致了电流的增加.这项工作表明,所制备出的CsPbBr3光探测器具有良好的光电特性,并为将来开发其他含有CsPbBr3材料的实际应用提供了一种思路和更加积极的证明.
- 刘淑华郭成斌吴杰韩建富周千祺祁祥
- 关键词：光探测器光电性能
- 硅石墨烯g-SiC_(7)的Si分布和结构的第一性原理研究
- 2021年
- 硅石墨烯(siligraphene)作为石墨烯和硅烯的复合物,由于其具有石墨烯和硅烯不具备的许多优异性能而受到了广泛关注.Siligraphene的性质与Si原子的分布以及它的结构密切相关,但是目前对siligraphene的研究主要限于Si的规则分布和具有高对称性的平面结构.为了超越这些限制,本文基于密度泛函理论研究了siligraphene g-SiC_(7)所有可能的Si分布及其平面和非平面结构.首先从g-SiC_(7)的35960种Si分布中筛选出了365种不等价的Si分布,然后针对每个不等价的Si分布,比较了平面结构和非平面结构的稳定性.就Si分布而言,Si原子倾向于聚集在一起以降低能量,而更分散的Si分布通常具有更高的能量;就结构的平面性而言,研究发现存在很多的非平面结构,其能量明显低于平面结构.在所有可能的Si分布中,仅有8个平面结构对面外扰动是稳定的.本文进一步研究了能量最低三种结构的动力学、热力学和机械稳定性,发现它们都是稳定的.能带计算发现,尽管能量最低的几种结构存在明显的翘曲,它们在第一布里渊区中两个狄拉克能谷仍得以保留,并且在狄拉克点处打开了相当大的带隙.本文计算了其贝里曲率,发现在不等价狄拉克能谷处的贝里曲率是相反的,这表明系统具有能谷自由度.研究表明,siligraphene倾向于具有更集中的Si分布和翘曲结构,并且最稳定的结构具有良好的电子性质.
- 丁庆松罗朝波彭向阳师习之何朝宇钟建新
- 关键词：第一性原理计算
- 二维材料中的二次谐波及其调控方法
- 2023年
- 二维材料(Two-Dimensional Materials)由于其低维尺度下的量子效应,表现出许多奇特的物理现象,引起了广大学者的研究兴趣.在非线性光学领域,二维材料展现出较高的二阶非线性极化率和高度可调的物理特性,使其成为非线性光电器件的潜在候选者之一.本文主要探讨了二维材料中二次谐波产生(Second Harmonic Generation,SHG)的调控与增强手段;简要介绍了二次谐波产生的基本光学原理,从二阶非线性系数和光与物质相互作用两个主要角度出发,分别回顾了对称性破缺和共振效应调控与增强二维材料二次谐波的不同方法,如层间堆叠、电场、应变和激子效应等;总结了二维材料二次谐波的调控方法,并对未来可能的研究方向和面临的挑战进行展望.了解二次谐波的产生机制以及调控和增强二次谐波各种策略方法,更有利于未来开发基于二次谐波的表征技术和探索基于二维材料的非线性光学器件.
- 黄慕杨乔辉姚博文黄宗玉罗斯玮祁祥
- 关键词：非线性光学二次谐波对称性破缺
- 微量铱掺杂CoxNi1-xO纳米线阵列的制备及其电催化性能（英文）被引量：5
- 2019年
- 电催化剂可以降低水分解反应的活化能与相应的过电势,提高电解水的制氢效率.Pt、Ru等贵金属颗粒是最常见的高催化活性材料,但其高昂成本严重限制了它们在工业上的广泛应用.因此,开发以非贵金属为基础的高活性材料是未来实现大规模工业制氢的有效手段.本文以CoxNi1-xO纳米线阵列为结构骨架对其进行微量的铱(Ir)掺杂,同时将Ir的掺杂量控制在1%以下,并系统地研究了Ir-CoxNi1-xO材料的析氢反应(HER)、析氢反应(OER)和全解水性能.实验发现,微量Ir掺杂可以有效提升CoxNi1-xO纳米材料的电化学性能.当Ir在样品的含量仅为0.57 wt%时,Ir掺杂的CoxNi1-xO样品具有最优异的HER和OER性能.特别地,在1 mol L^–1 KOH电解液中电流密度达到10 mA cm^–2时的HER过电势仅为260 mV,OER过电势仅为53 mV.将Ir(0.57 wt%)-CoxNi1-xO/NF样品作为双功能催化剂用于全解水的阳极和阴极时产生10mA cm^–2电流密度需要施加的电压仅为1.55 V.采用第一性原理(DFT)对Ir元素掺杂在调控CoxNi1-xO的电子结构和HER以及OER反应中被吸附物吉布斯自由能的改变等方面进行了量化计算.结果表明,Ir掺杂后CoxNi1-xO总的态密度向导带移动,带隙内电子的相互作用增强,相应的禁带宽度变小,表现为半金属的导电类型,说明Ir掺杂提高了CoxNi1-xO材料的导电性.相应的吉布斯自由能计算结果表明,Ir掺杂后材料表面对氢原子吸附的活性加强,ΔGH*由原来的0.823 eV变为0.523 eV,更加接近理想催化剂的值.同样地,计算表明CoxNi1-xO在参与OER反应时对中间体吸附的吉布斯自由能在Ir掺杂后也得到降低.
- 李小丽薛文明莫容杨穗李红星钟建新
- 关键词：电催化剂
- MoSi_2薄膜电子性质的第一性原理研究
- 2015年
- 采用第一性原理计算方法,研究了四方Mo Si2薄膜的电子性质.计算结果表明,各种厚度的薄膜都是金属性的,并且随着厚度的增加,其态密度与能带结构都逐渐趋近于Mo Si2块体的特性.通过对Mo Si2薄膜磁性的分析,发现三个原子层厚的薄膜具有磁性,其原胞净磁矩为0.33μB;而当薄膜的厚度大于三个原子层时,薄膜不具有磁性.此外,进一步对单侧加氢饱和以及双侧加氢饱和结构下三原子层Mo Si2薄膜的电子性质进行了研究,发现单侧加氢饱和的三原子层Mo Si2薄膜具有磁性,其原胞净磁矩为0.26μB,而双侧加氢饱和三原子层Mo Si2薄膜是非磁性的.双侧未饱和与单侧加氢饱和的三原子层Mo Si2薄膜的自旋极化率分别为30%和33%.这些研究结果表明,三原子层厚的Mo Si2超薄薄膜在悬空或者生长于基底之上时具有金属磁性,预示着它在纳米电子学和自旋电子学器件等方面都有潜在的应用前景.
- 彭琼何朝宇李金钟建新
- 关键词：第一性原理计算电子性质硅化钼
- 二维Bi_(2) Se_(3) 薄膜的制备及光电性能研究被引量：2
- 2021年
- 二维材料由于其优异的电学和光学性能使其在光电器件领域得到了广泛关注.Bi_(2)Se_(3)是一种基于强自旋轨道耦合作用形成的拓扑绝缘体,具有高热电系数,一个相互交错的Dirac表面态,且只存在一个Dirac点,是一种理想的拓扑绝缘体材料,有潜力成为室温低能耗的自旋电子器件.该文使用气相沉积法分别在SiO^(2)/Si基底和柔性PI基底上生长出了连续、高质量的Bi_(2)Se_(3)薄膜,在此基础上构建了Bi_(2)Se_(3)光电探测器,测试结果表明Bi_(2)Se_(3)薄膜材料具有优越的宽波段光谱响应性能,并在柔性PI基底上表现出优异的抗疲劳性能,在新一代柔性光电器件领域有着非常大的应用潜力.
- 荣泽坤罗斯玮钟建新
- 关键词：光电探测器气相沉积
- 一维周期晶格与准周期Harper链耦合系统的电子性质研究被引量：1
- 2021年
- 基于紧束缚哈密顿量,研究一维周期晶格与准周期Harper链形成的双链耦合系统的电子性质.通过求解系统的本征态能量和波函数,分析波函数的扩展和局域特性,以及计算模拟电子在耦合系统中的量子扩散,深入研究Harper势和耦合强度对电子性质的调制作用.结果表明,增大链间耦合,有助于局域态向临界态或扩展态转变,促进电子在Harper链中扩散.对于具有扩展态的Harper链,耦合系统的电子态均为扩展态;对于具有临界态的Harper链,弱耦合系统中同时出现扩展态与临界态,强耦合系统仅出现扩展态;对于具有局域态的Harper链,弱耦合系统中同时存在局域态、临界态、扩展态,其中临界态和局域态随耦合强度增加而逐渐消失,系统在强耦合情况下仅有扩展态.在耦合系统中,电子都以弹道式方式扩散,其速率随链间耦合能增大呈现出先减小再逐渐增大直至不变的转变.
- 蒋金益王超陆艳艳钟建新
- 关键词：量子扩散
