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基于第一性原理计算的单层平面五配位X2N4（X=Ni、Pd和Pt）作为直接带隙半导体
摘要： 通过第一性原理计算，我们研究了单层平面五边形X2N4（X=Ni、Pd和Pt）的结构稳定性、电子及光学性质。根据声子色散关系、弹性常数计算结果以及从头算分子动力学模拟表明，这些平面五边形X2N4单层结构在动力学、力学和热力学上均具有稳定性。此外，这些单层材料属于直接带隙半导体，带隙值介于0.92电子伏特至1.11电子伏特之间，且可通过外应变进一步调控。基于HSE06计算还分析了这些单层的键合特性与光学性质，结果显示其具有宽光谱范围的强面内光学吸收特性。研究表明，平面五边形X2N4单层材料具有优异的电学与光学性能，在太阳能电池和纳米电子器件领域具有潜在应用价值。
关键词： 电子性质，第一性原理计算，光学性质，直接带隙半导体，平面五元X2N4结构
更新于2025-09-23 15:21:01
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TiS?、ZrS?和HfS?的电子与振动特性：基于色散校正杂化密度泛函方法研究的周期性规律
摘要： 采用色散校正的杂化密度泛函方法研究了TiS2、ZrS2和HfS2的电子与振动特性，系统分析了能带结构、电子输运系数、红外与拉曼光谱及声子色散关系的周期性变化规律。与现有实验数据对比表明，该DFT计算方法适用于研究层间范德华作用较弱的过渡金属硫族化合物材料。研究发现D3色散校正中阻尼函数的选择具有显著影响。通过对第四族二硫化物周期性规律的系统研究揭示：由于TiS2中M-S键具有更强的共价性，其与ZrS2和HfS2存在诸多差异；而ZrS2与HfS2的差异主要体现在原子质量相关的性质上。三种化合物均呈现相似的塞贝克系数，但在面内与面外方向的相对电导率方面存在明显区别。实验还研究了薄层TiS2单晶的输运与振动特性。
关键词： ZrS2、HfS2、色散校正杂化密度泛函方法、热电性质、周期性趋势、振动性质、电子性质、TiS2
更新于2025-09-23 15:21:01
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对钙钛矿化合物MAPb<sub>1?α</sub>X<sub>α</sub>I<sub>3?β</sub>Y<sub>β</sub>（X=Ge, Sn；Y=Cl, Br）的理论洞察：探索其卓越光学性能
摘要： 近年来，钙钛矿太阳能电池（PSCs）的功率转换效率（PCE）已迅速突破23%。本文研究了掺杂系列MAPb1?αXαI3?βYβ（X=Ge, Sn；Y=Cl, Br）的电子和光学特性以提升其吸收能力。通过混合密度泛函计算精确获取了电子特性。缺陷形成能最大值达-2.221 eV，表明所有掺杂系列均易于合成。电荷密度分布显示，在Cl/Br单掺体系中光生空穴更易向相邻空穴传输层转移。此外，包括Ge单掺、Sn单掺、Ge-Cl和Ge-Br在内的钙钛矿化合物在整个可见光范围乃至近红外区的吸收系数均显著增强。我们的模拟研究为深入理解钙钛矿材料本征特性开辟了新途径，并为设计新型钙钛矿光伏器件提供了基础理论依据。
关键词： 掺杂、钙钛矿、太阳能电池、光学性质、电子性质
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过3d过渡金属掺杂增强2H-MoSe?的光催化活性
摘要： 为开发基于MoSe2的光催化剂，提高2H-MoSe2的催化活性至关重要。本研究通过第一性原理计算，探究了3d过渡金属（Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn）掺杂2H-MoSe2的电子与光催化特性。结果表明：在富硒条件下，Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe和Co原子倾向于取代Mo位点，而Ni、Cu和Zn原子更易占据间隙位置。更重要的是，Sc和Ti掺杂能通过增强光生空穴的氧化能力、抑制光生载流子复合及增加催化活性位点数量来提升2H-MoSe2的光催化活性。
关键词： 光催化活性，2H-二硒化钼，3d过渡金属掺杂，电子性质，第一性原理计算
更新于2025-09-23 15:21:01
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RbSnCl3的结构、电子和光学性质：第一性原理计算
摘要： 通过第一性原理计算研究了RbSnCl3的结构、电子和光学性质。预测了Cm和Imm2两种新相并分析了其声子谱，结果表明这两个相均具有动态稳定性。能带边缘位置显示这两个相符合光催化水分解的标准，且对这两个相施加了应变。结果表明应变能有效调控带隙，RbSnCl3是太阳能转换和光催化水分解的潜在候选材料。
关键词： 电子性质、RbSnCl3、光催化性能、第一性原理
更新于2025-09-23 15:19:57
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磷化硼/蓝磷烯与F4TCNQ/蓝磷烯异质结构的新型电子结构及增强光学性质：一项DFT+NEGF研究
摘要： 蓝磷烯（Blue-p）作为黑磷烯的同素异形体，因其具有磷原子平面排列的六方晶体结构而备受关注。然而，其间接带隙特性严重限制了在光电子学领域的应用。通过将磷化硼（BP）和有机分子2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷（F4TCNQ）分别与蓝磷烯堆叠，我们构建了BP/Blue-p和F4TCNQ/Blue-p异质结构。研究发现：BP/Blue-p异质结构具有0.605 eV的直接带隙，且可通过面内应变和外加电场进行调控；该结构在紫外区展现出优异的光吸收性能并具有增强的输运特性。此外，掺杂F4TCNQ形成的F4TCNQ/Blue-p异质结呈现II型半导体特性，在费米能级处具有平伏价带和范霍夫奇点，可实现极低的带内隧穿效应，从而在晶体管导通状态下产生低静态功耗与大驱动电流?；谡庑┳吭降牡缪?、光学及输运特性，蓝磷烯基异质结构有望成为电子与光电器件的理想候选材料。
关键词： 密度泛函理论、光学性质、电子性质、输运性质、蓝磷烯、异质结构、磷化硼、F4TCNQ、非平衡格林函数
更新于2025-09-23 15:19:57
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非共价相互作用调控的二维有机半导体薄膜：分子自组装、电子与光学特性及电子器件
摘要： 过去几十年来，基于有机半导体（OSCs）的电子和光电器件因其在大面积、低成本、柔性、可穿戴及可植入设备领域的显著竞争力而受到深入研究。其中许多产品已进入日常生活，如有机发光二极管显示器、便携式有机太阳能电池和有机场效应晶体管。OSCs器件的性能取决于超分子组织结构（取向、形貌）以及不同界面（有机/电极、有机/电介质、有机/有机）上依赖超分子组织的能级排列。本综述重点探讨非共价相互作用对有机薄膜分子自组装、其电子与光学特性以及器件性能的影响。从多种OSCs在不同界面相互作用强度基底（金属、绝缘体、半导体）上的生长出发，论证了分子-基底及分子间相互作用对薄膜组织结构的决定性作用。总结了若干影响固态有机材料能级的非共价相互作用，主要包括诱导贡献、静电相互作用、能带色散及界面偶极。同时讨论了有机分子特定聚集态中的激子耦合及其对光学特性的相应影响。最后阐述了弱分子间相互作用对器件性能的影响。
关键词： 分子自组装、光学性质、非共价相互作用、电子性质、电子器件、有机半导体
更新于2025-09-23 15:19:57
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六方二维Be?N?单层的理论表征
摘要： 采用第一性原理密度泛函理论（DFT）计算评估了类石墨烯单层Be?N?的稳定性、几何结构、力学性能、光学及电子特性。研究发现Be?N?是具有较大带隙的半导体材料，其电子和空穴有效质量较小，这可能促进其在纳米电子器件中的应用。此外，优异的热稳定性、动力学稳定性和力学稳定性使其成为与石墨烯相当的材料。同时，Be?N?卓越的电化学性能使其成为独特材料，对Li、Na和K的理论容量可能分别达到974 mAh/g。该材料还能形成两种不同构型（N?-N?和N?-Be?）的类石墨层状块体结构。最后，Be?N?衍生物（如纳米带）也具有直接带隙，可通过几何和形貌约束精确调控至所需能级?；谡庑┯乓焯匦?，Be?N?及其衍生物在纳米电子学和电池技术领域具有广泛应用前景。
关键词： 密度泛函理论计算，二维材料，纳米带，电化学性质，电子性质
更新于2025-09-22 12:26:28
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A<sub>3</sub>B-噻吩基卟啉的合成与电子性质：实验与计算研究
摘要： 已探索出一种便捷的反应方案，用于合成含三个噻吩-2-基和一个取代苯基的A3B型meso取代卟啉。当苯环取代基为4-羟基苯基、3-硝基苯基、3,4,5-三甲氧基苯基、3,4-二甲氧基苯基和4-吡啶基时，单次反应可获得100-150 mg纯A3B噻吩基卟啉。通过纯产物进行核磁共振、紫外-可见光谱、荧光及电化学研究，以理解meso苯基性质对电子特性的影响。对含4-羟基苯基和3,4,5-三甲氧基苯基残基的噻吩基卟啉进行X射线结构分析，证实了取代基的区域化学排布及噻吩基团在固态中的构象。与meso-四噻吩-2-基卟啉(H2T-2-TP)相比，其紫外-可见吸收带和荧光带呈现适度蓝移。氧化还原电位相对于H2T-2-TP发生阴极偏移，且前沿轨道能级随苯基取代基不同而变化。对所有苯基衍生物进行的DFT和TD-DFT计算研究证实了苯基取代基调节HOMO和LUMO能级的作用，与观察到的光学带及氧化还原电位效应高度吻合。
关键词： TD-DFT、DFT、A3B-噻吩基卟啉、电子性质、合成
更新于2025-09-23 11:32:50
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自旋-轨道相互作用影响下III族砷化物（III=Al, Ga, In）光电性质的从头算研究
摘要： 本文中，我们采用全势线性缀加平面波方法（通过WIEN2k软件包实现），基于Perdew-Burke-Ernzerhof广义梯度近似和修正Becke-Johnson交换关联势，对闪锌矿相IIIAs（III=Al, Ga, In）的结构与光电性质进行了第一性原理计算。计算获得的结构参数与现有文献数据吻合良好。研究发现：引入自旋轨道耦合效应会使导带底向费米能级移动，并使带隙值非常接近实验测量值。我们详细研究了不同频率下的复介电函数、复折射率、反射率、能量损失函数、光学电导率和吸收系数等光学性质，发现静态介电函数实部与折射率均随带隙增大而减小。计算获得的临界点能量（电子伏特）与实验结果一致。
关键词： 光学性质、自旋-轨道相互作用、电子性质、结构性质、全势线性缀加平面波方法（FP-LAPW）
更新于2025-09-24 00:32:24