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oe1(光电查) - 科学论文

120 条数据
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  • 通过TiS3原位热转化制备可调谐光电探测器为TiO2

    摘要： 在二维材料研究中，氧化通常被视为导致电子和光电器件性能退化甚至失效的常见因素。然而在某些情况下，可控氧化能实现对二维材料带结构的广泛调控。特别地，我们展示了三硫化钛（TiS3）的可控氧化过程——这种层状半导体因其准一维电子/光电特性及1.1电子伏特的直接带隙而备受关注。当在空气中加热至300°C以上时，TiS3会逐步转化为带隙达3.2电子伏特的宽禁带半导体二氧化钛（TiO2），后者在光电化学和催化领域具有重要应用。本研究探究了单个TiS3纳米带的可控热氧化过程及其对基于TiS3光电探测器性能的影响。实验发现：经过连续热处理循环后，TiS3器件的截止波长会从初始值约1000纳米发生阶梯式缩短至450纳米。第一性原理与多体计算证实：随着氧含量增加和硫含量减少，氧硫化钛（TiO2-xSx）的带隙呈现增大趋势。

    关键词： TiS3、二维材料、光电探测器、DFT GW、氧化、TiO2、拉曼光谱

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 五元杂环在精细调控简单供体-受体体系HOMO-LUMO能隙作为有机太阳能电池材料中的意义：一种DFT方法

    摘要： 通过密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）详细研究了五元杂环在简单给体-受体体系中的重要性。通过有效替换八种不同环系，可显著降低HOMO-LUMO能隙。核独立化学位移（NICS）计算有助于预测中心杂环体系的芳香性。自然键轨道（NBO）分析揭示了电荷贡献情况。对前线分子轨道（FMO）的细致观察为离域现象提供了详细解释。

    关键词： NICS（核独立化学位移）、DFT（密度泛函理论）、NBO（自然键轨道理论）、TDDFT（含时密度泛函理论）、HOMO-LUMO（最高占据分子轨道-最低未占分子轨道）

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于咔唑材料的C(sp2)-N(sp3)键通过锥形交叉的解离特性：预测蓝色OLED主体材料激子稳定性的简便方法——一项计算研究

    摘要： 本研究利用DFT和CASSCF方法揭示了含氮三键（咔唑、吖啶等）连接给受体单元的主体材料因单线态/三线态激子诱导降解的机理。结果表明：具有C(sp2)?N(sp3)键（氮原子以三角构型连接碳）基本结构的OLED分子易通过S1/S0锥形交叉(CI)发生C-N键断裂。能垒计算显示三线态路径动力学可行性较低(?G* T1-TS >25 kcal/mol)，而单线态路径(?G* S1-TS ～7-30 kcal/mol)更易发生；但三线态较长寿命有利于反向系间窜越至单线态继而引发降解。研究提出?G* S1-TS和?ES1-T1是控制含C(sp2)?N(sp3)键主体材料激子降解的关键因素。进一步研究发现：作为主体材料受体单元的多环芳烃体系因具有较大?G* S1-TS和?ES1-T1值可延长磷光OLED寿命；对于TADF器件，基于供体单元含中心N(sp3)稠环体系的材料最被推荐，因其完全规避解离通道。观测到?G* S1-TS与HOMO-LUMO能隙呈负线性相关，为预测激子态材料动力学稳定性提供了间接方法。这些发现为开发蓝色长寿命OLED主体材料的QSAR智能设计方法奠定了基础。

    关键词： C(sp2)?N(sp3)键、OLED、DFT、降解、主体材料、圆锥交叉点、CASSCF

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 吸电子/供电子基团对新型有机染料"3-(5-(4-(二苯氨基)苯乙烯基)噻吩-2-基)-2-氰基丙烯酸"在N型染料敏化太阳能电池中敏化作用的影响：一项理论研究

    摘要： 采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）方法对一系列无金属给体-π-受体（D-π-A）染料进行了计算研究。以新型有机D5染料（3-(5-(4-(二苯胺基)苯乙烯基)噻吩-2-基)-2-氰基丙烯酸）为主要结构，其中三苯胺为给体、氰基丙烯酸为受体、噻吩基团为π连接桥，通过分析几何结构、电荷分布、电子注入及吸收光谱，研究了不同位置取代不同吸电子/供电子基团对染料效率的影响。针对固定在二氧化钛上的取代染料也探讨了电子注入问题。计算表明，在特定位置引入吸电子基团可提升染料效率。

    关键词： TDDFT（含时密度泛函理论）、吸电子基团、DFT（密度泛函理论）、供电子基团、染料敏化太阳能电池、D5染料

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • TD-DFT+TB：一种高效快速的量子等离激元激发计算方法

    摘要： 我们采用TD-DFT+TB这一新型激发态密度泛函理论方法，研究了金和银纳米粒子的量子等离激元特性。该方法将完整的DFT基态与线性响应计算中的紧束缚近似相结合。在此框架下，我们获得了具有四面体对称性（含20、56、120和165个原子）和二十面体结构（含13、55和147个原子）的闭壳层Ag、Au及双金属Ag-Au纳米粒子的光学性质，并与作为参考标准的全线性响应时变密度泛函理论(TD-DFT)以及作为低成本替代方案的时变密度泛函紧束缚理论(TD-DFTB)进行对比。研究发现：TD-DFT+TB计算的吸收光谱与TD-DFT参考值高度吻合，峰位误差小于0.15 eV；而TD-DFTB误差较大（约1 eV）。虽然基态计算耗时与TD-DFT相当，但采用紧束缚近似后激发态计算速度提升近百倍，对总计算时长影响几乎可忽略。与仅适用于特定元素组合（需有相应DFTB参数化方案）的TD-DFTB不同，TD-DFT+TB可应用于任意元素组合。为评估其对不同原子组合的适用性，我们测定了不同银金比例双金属团簇的等离激元特性，其能量与强度变化趋势与TD-DFT高度一致——这是使用标准参数集的TD-DFTB无法实现的。

    关键词： 量子等离子体、双金属银-金纳米粒子、金和银纳米粒子、光学性质、TD-DFT+TB方法

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 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

  • 支撑体对稳定应变单层氧化物薄膜中局部缺陷的影响

    摘要： 具有蜂窝状晶格的二维材料（如石墨烯和六方氮化硼）常含有局部缺陷，其中六元环被四、五、七或八元环取代。典型例子是Stone-Wales（S-W）缺陷——通过键旋转使四个六元环转变为两个五元环与两个七元环的团簇。进一步引入双空位会形成更大的非六元环结构群。本文利用扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）模型，研究了生长在Au(111)基底上的蜂窝状(2×2) Ti?O?单层中S-W缺陷与双空位缺陷的结构及能量特性。该外延生长的褶皱Ti?O?单层呈赝形状态并处于弹性压缩状态。因此，在自由薄膜中引发张力的双空位缺陷能缓解外延Ti?O?单层的压缩应力，其能量显著低于自由状态下的同类缺陷。研究发现：双空位缺陷位点处薄膜与基底间的电荷转移减少，褶皱程度降低，且薄膜与基底的间距增大。结果表明基底能显著影响压缩应变二维材料的能量特性，从而促使空位型缺陷形成。该方法可推广至拉伸单层材料——此类材料中空位型缺陷罕见而间隙型缺陷可能占优。

    关键词： 弹性应变、局部结构缺陷、单层膜、扫描隧道显微镜（STM）、密度泛函理论（DFT）、二维材料、超薄氧化膜

    更新于2025-09-22 14:18:38

  • 一系列具有修饰环金属配体的有前景磷光铱(III)配合物的光物理性质研究

    摘要： 采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TD-DFT）研究了一系列磷光铱(III)配合物[(C^N)2Ir(N^N)]+(PF6)(cid:2)的电子结构与光物理性质，其中C^N为4-芳基-1-苄基-1H-1,2,3-三唑。具体而言：配合物1a、2a、3a（N^N=2,2'-联吡啶）的芳基分别为苯基、联苯基、三苯基芳香基；配合物1b、2b、3b（N^N=4,4'-二叔丁基-2,2'-联吡啶）的芳基分别为4',6'-二氟苯基、6'-氟联苯基、6'-氟三苯基芳香基。本文系统阐述了各配合物的几何/电子构型、吸收/发射特性及磷光性能。结合文中提出的两种简化模型与现有实验数据，推算出配合物1a-3b的磷光辐射速率常数分别约为：1.20×10^6 s^-1、1.68×10^5 s^-1、2.19×10^7 s^-1、3.85×10^6 s^-1、1.85×10^7 s^-1和1.50×10^7 s^-1。就OLED电致发光应用而言，本研究对开发高磷光性能的有机过渡金属配合物具有重要指导意义。

    关键词： 磷光、光物理性质、含时密度泛函理论、铱(III)配合物、密度泛函理论(DFT)

    更新于2025-09-22 18:10:33

  • 双色团吡咯-荧光团共轭体的多样性导向合成与光学性质

    摘要： 钯-铜偶联-异构化反应的温和条件为通过连续四组分反应构建蓝色发光吡咯提供了一条高度汇聚、显色的合成路径。基于该策略可便捷获取酚类衍生物，后者通过简便的卤代荧光团烷基化二级转化，能衍生出一系列双发色团吡咯-荧光体共轭物。研究采用吸收与发射光谱解析了蓝色发光衍生物及共轭物的光物理性质，揭示了短程分子内能量传递过程及竞争性荧光猝灭现象。部分案例中，能量传递不完全导致双发射现象（例如蓝光与红橙色发光共同呈现的品红-玫瑰色发射）。实验光物理结果通过DFT和TD-DFT计算得到合理阐释。

    关键词： DFT（密度泛函理论）、多组分反应、能量转移、二级官能化、吸收、发射、双生色团、吡咯

    更新于2025-09-23 01:21:06

  • CuWO<sub>4</sub>的电子结构：基于介电依赖性的自洽杂化泛函对Mott-Hubbard型绝缘体的研究

    摘要： 钨酸铜（CuWO4）是一种具有光催化应用前景的半导体氧化物。本文基于介电依赖型杂化密度泛函，系统研究了化学计量比及氧空位缺陷钨酸铜的电子特性。该材料中Cu2+离子呈现3d9电子构型，属于磁性绝缘体范畴。通过分析多种磁序构型发现，反铁磁态为最稳定结构?；谔芏鹊哪艽峁瓜允荆河蒞 5d态主导的宽能带与价带顶（含部分混杂Cu 3d态的O 2p态）相距约5 eV；而Cu 3d轨道的空态则在价带顶上方3.6 eV处形成窄能带。态密度曲线与Kohn-Sham能级揭示的电子结构难以解释2.1-2.3 eV的实验带隙值。该带隙可通过磁性绝缘体的Mott-Hubbard模型合理说明——我们通过计算从O 2p能带移除一个电子并添加至Cu 3d态的总能量，得出2.1 eV的理论带隙值，与实验观测高度吻合。研究还重点分析了氧空位缺陷导致的电子重分布现象：过剩电子可能占据Cu的局域3d态或W的局域5d态，具体分布取决于氧空位浓度等关键因素。

    关键词： CuWO4、莫特-哈伯德模型、介电依赖的杂化泛函、半导体氧化物、氧空位、密度泛函理论（DFT）

    更新于2025-09-23 01:33:41