納米體系和半導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性質，層錯納米線的形成機制和銅基多元半導體的結構，電子，光學和缺陷性質。
　　 在第一章，我們建議和使用結合Replica Exchange和Metadynamics的遍歷算法研究小型水團簇(H2O)9的熱力學性質。我們發(fā)現構型熵在這個系統(tǒng)中起著至關重要的作用，它在有限溫度下使得次低能量結構變?yōu)闊崃W最穩(wěn)定結構。
　　 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構納米線的形成機

2、制。我們發(fā)現，靜電能和層錯能的競爭起著至關重要的作用。它導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構納米線中，層錯周期與納米線半徑的線性關系。
　　 在第三章，通過第一性原理計算方法，我們研究了Cu2Sn(S/Se)3的結構，電子和光學性質并且發(fā)現，(1)Cu2SnS3體系穩(wěn)定的單斜，四方，立方結構都是基于四配位的閃鋅礦結構。(2)在這些穩(wěn)定的結構中，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)則的結構擁有相近的能量，并導致有限溫度下實際體系的長程無序性。(3)Cu2SnS3或Cu2SnSe3穩(wěn)定結構的直接帶隙分別為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結構的Cu2ZnXS4(X=Si，Ge，Sn)的本征缺陷性質。我們發(fā)現，(1)在這三種結構中，纖鋅礦kesterite C

4、u2ZnSiS4擁有最大的可被化學配比合成的化學勢范圍。因此，其高質量的單晶較容易被合成。(2)纖鋅礦kesterite結構的Cu2ZnXS4(x=Si，Ge，Sn)的缺陷性質與閃鋅礦結構的缺陷性質類似。Vcu和Cuzn是最有可能的主導受主。(3)相比閃鋅礦結構體系，纖鋅礦kesterite結構的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