钙钛矿型材料电子结构和光学性质的第一性原理研究

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1、万方数据钙钛矿型材料的电子结构和光学性质的第一性原理研究学校代号：10532学号：S130720018密级：不保密湖南大学硕士学位论文钙钛矿型材料电子结构和光学性质的第一性原理研究论文筌避目期；2Q!鱼笙鱼目鱼目万方数据FirstprinciplestudyontheelectronicpropertiesandopticalpropertiesofperovskitematerialsBy胁LiJuanS．S．(HunanInstituteofScienceandTechnology)2013AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheReq

2、uirementsforthedegreeofMasterofSciencelnPhysicsintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorCAIMengqiuMay,2016万方数据湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。⋯名：1汨卵嘲》

3、，备函夕日学位论文版权使用

4、授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“、／”)作者签名：导师签名：黢鳓日期：加／辞么月]日钐．，＼叩秋丽盘、％荣位谍万方数据硕士学位论文摘要21世纪以来，随着环境和能源问题的日益严峻，为了实现人类社会的可持续发展，治理环境污染和开发新能源是目前科学工作者的重要研究方向

5、之。利用半导体光催化技术进行光解水制氢降解有机污染物方面的研究日益受到人们的重视，人们不断探索寻找合成方法简单，光响应范围宽，能够充分吸收利用太阳光且光催化效率高的光催化剂。太阳能是地球上最丰富的可持续发展能源，因此如果能够有效地利用太阳能，必将缓解甚至彻底解决能源问题，太阳能电池是一种非常有效的太阳能利用方式。传统的硅基太阳能电池虽然实现了产业化，有着较为成熟的市场，但其性价比还不能与传统能源相竞争，并且在制造生产过程中的污染和能耗问题较为严重。因此，研究和开发新型太阳能电池十分必要。钙钛矿薄膜太阳能电池近两年脱颖而出，其光电转换效率在近五年的时间从3．8％迅速提高到19．2％，甚

6、至有科学家预言其光电转换效率有望达到50％。本文利用第一性原理分别对BiV03和CH3NH3Snl3进行研究和计算。首先，我们采用杂化泛函方法计算太阳能电池吸收器钙钛矿CH3NH3Snl3的电子性质和载流子迁移率。计算结果表明，电子和空穴的迁移速率具有各向异性，其沿Y方向的空穴迁移速率高达1．4x103cm2V。lS～。由于空穴和电子的迁移率不的同，钙钛矿CH3NH3Snl3可以视为P型半导体。同时，我们从态密度图上发现价带项和导带底的轨道占据数与有效质量和迁移速率的关系。综上所述，我们的结果可以为电子应用和光电材料提供可靠的实验指导。其次，我们基于密度泛函理论第一原理计算方法对块体

7、BiV03的电子结构、、磁性和光学性质进行了研究和计算。计算结果表明，钙钛矿BiV03空间群为Pnma，V万方数据钙钛矿型材料的电子结构和光学性质的第一性原理研究通过对其总能的计算发现其结构为C型反铁磁(C-AFM)，带隙约1．79eV。从态密度图上得到Bi．O之间和V-O之间的强杂化作用对铁磁性的性质有着至关重要的作用。此外，我们还对其光学性质进行了计算，计算结果表明它在400nm和760nm可见光区域具有较强的光吸收作用，因此我们认为BiV03将是一种很有前途的光催化剂。我们的计算将为Biv03的合成和应用给予理论上的指导和帮助。关键词：有效质量；各向异性；迁移速率；反铁磁；光催

8、化剂万方数据硕士学位论文AbstractSincethe21stcentury,alongwiththeenvironmental+andenergyproblemincreasinglyserious，inordertorealizethesustainabledevelopmentofhumansociety,environmentalpollutionandthedevelopmentofnewenergyisanimportantresearchd