納米體系和半導(dǎo)體能源材料的理論研究.pdf

1、這篇論文主要研究了小團簇的熱力學(xué)性質(zhì)，層錯納米線的形成機制和銅基多元半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，電子，光學(xué)和缺陷性質(zhì)。
　　 在第一章，我們建議和使用結(jié)合Replica Exchange和Metadynamics的遍歷算法研究小型水團簇(H2O)9的熱力學(xué)性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)構(gòu)型熵在這個系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它在有限溫度下使得次低能量結(jié)構(gòu)變?yōu)闊崃W(xué)最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
　　 在第二章，我們提出了一個生長模型去解釋周期層錯閃鋅礦結(jié)構(gòu)納米線的形成機

2、制。我們發(fā)現(xiàn)，靜電能和層錯能的競爭起著至關(guān)重要的作用。它導(dǎo)致周期性層錯的形成。我們還用這個模型解釋了，在周期層錯閃鋅礦結(jié)構(gòu)納米線中，層錯周期與納米線半徑的線性關(guān)系。
　　 在第三章，通過第一性原理計算方法，我們研究了Cu2Sn(S/Se)3的結(jié)構(gòu)，電子和光學(xué)性質(zhì)并且發(fā)現(xiàn)，(1)Cu2SnS3體系穩(wěn)定的單斜，四方，立方結(jié)構(gòu)都是基于四配位的閃鋅礦結(jié)構(gòu)。(2)在這些穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)中，陰離子S近鄰情況需滿足廣義八電子規(guī)則。即陰離子S的近鄰情

3、況為，Cu3Sn和Cu2Sn2。符合這一規(guī)則的結(jié)構(gòu)擁有相近的能量，并導(dǎo)致有限溫度下實際體系的長程無序性。(3)Cu2SnS3或Cu2SnSe3穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的直接帶隙分別為0.8-0.9 eV和0.4 eV。它受到體系長程無序性的微弱影響。
　　 在第四章，我們使用第一性原理的計算方法研究了纖鋅礦kesterite結(jié)構(gòu)的Cu2ZnXS4(X=Si，Ge，Sn)的本征缺陷性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)，(1)在這三種結(jié)構(gòu)中，纖鋅礦kesterite C

4、u2ZnSiS4擁有最大的可被化學(xué)配比合成的化學(xué)勢范圍。因此，其高質(zhì)量的單晶較容易被合成。(2)纖鋅礦kesterite結(jié)構(gòu)的Cu2ZnXS4(x=Si，Ge，Sn)的缺陷性質(zhì)與閃鋅礦結(jié)構(gòu)的缺陷性質(zhì)類似。Vcu和Cuzn是最有可能的主導(dǎo)受主。(3)相比閃鋅礦結(jié)構(gòu)體系，纖鋅礦kesterite結(jié)構(gòu)的Cu2ZnXS4(X=si，Ge，Sn)中躍遷能級Vcu(0/-)較深，而躍遷能級Vzn(0/-)，Vzn(0/-2)，Cuzn(0/-)較淺