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商品描述
隨著可穿戴設備的普及和物聯網設備的廣泛應用，依賴外部電源實現光電檢測的傳統光電探測器面臨著高暗電流和小開關比等問題的挑戰。因此，具備自供電能力的光電探測器的性能成了限制光電探測器更廣泛應用的關鍵。經過十多年的發展，具備自供電能力的光電探測器在集成性、柔性和穩定性等方面都取得了重要的進展，但是其效率仍然受到極大制約。 近幾年，異質結構由於其多組份之間協同工作展現的優異性能，使其在自供電光電探測器的理性設計上展現了巨大的前景和價值。本文基於新型二維材料構建了不同維度堆積的異質結構，采用第一性原理方法和非絕熱分子動力學方法，針對光生載流子在異質結中的轉移過程，系統研究了界面效應對異質結電子結構的影響和應變對異質結光電特性的調控，為設計和制備高性能自供電光電探測器提供了理論支撐。
目錄大綱
第1章 緒論 ............................................................................................................. 001
1.1 智能時代光電探測器面臨的問題與挑戰 .................................................. 002
1.2 基於二維材料自供電光電探測器的研究進展 .......................................... 003
1.2.1 二維材料 ......................................................................................... 004
1.2.2 二維材料在光電探測器方面的應用研究 ...................................... 010
1.2.3 二維材料異質結在自供電光電探測器方面的研究進展 .............. 012
本章參考文獻 ...................................................................................................... 014
第2章 理論基礎和計算工具 ................................................................................ 021
2.1 自供電光電探測器的基本原理及其應用 .................................................. 022
2.1.1 自供電 ............................................................................................. 022
2.1.2 光電探測器的分類 .......................................................................... 023
2.1.3 光電探測器的性能參數 .................................................................. 023
2.1.4 光電探測器的應用 .......................................................................... 024
2.2 計算的基本方法 ......................................................................................... 025
2.2.1 密度泛函理論概述 .......................................................................... 025
2.2.2 分子動力學概述 .............................................................................. 031
2.2.3 有效質量和光吸收系數 .................................................................. 033
2.3 計算軟件簡介 ............................................................................................. 034
2.3.1 VASP 軟件 ...................................................................................... 034
2.3.2 Hefei-NAMD 軟件 ......................................................................... 034
本章參考文獻 ...................................................................................................... 035
第3章 應變對GaSe/SnS2異質結自供電及光電特性的影響 ........................ 041
3.1 引言 ............................................................................................................. 042
3.2 計算方法與細節 ......................................................................................... 044
3.3 計算結果與討論 ......................................................................................... 044
3.3.1 GaSe和SnS2單層的電子結構計算 ............................................... 044
基於新型二維材料異質結電子結構及光電特性的理論研究
VI
3.3.2 GaSe/SnS2異質結的幾何結構及穩定性 ........................................ 046
3.3.3 GaSe/SnS2異質結的界面效應及光吸收性質 ................................ 047
3.3.4 GaSe/SnS2異質結的電荷轉移和自供電效應 ................................ 049
3.3.5 應變對GaSe/SnS2異質結自供電效應及光電特性的調控 ........... 052
3.4 本章小結 ..................................................................................................... 059
本章參考文獻 ...................................................................................................... 059
第4章 高性能InSe/BP異質結的自供電和快速光響應的分子動力學 ........ 065
4.1 引言 ............................................................................................................. 066
4.2 計算方法與細節 ......................................................................................... 067
4.3 計算結果與討論 ......................................................................................... 068
4.3.1 InSe/BP異質結的堆疊結構及穩定性分析 .................................... 068
4.3.2 InSe/BP異質結的能帶結構排列及光吸收性質 ............................ 070
4.3.3 InSe/BP異質結的功函數及自供電效應 ........................................ 074
4.3.4 InSe/BP異質結界面超快載流子轉移的分子動力學 .................... 076
4.3.5 雙軸應變對InSe/BP異質結光電特性的調控 ............................... 081
4.4 本章小結 ..................................................................................................... 083
本章參考文獻 ...................................................................................................... 084
第5章 2D/2D BP/Cs2SnI4異質結的設計和光電特性 ..................................... 089
5.1 引言 ............................................................................................................. 090
5.2 計算方法與細節 ......................................................................................... 091
5.3 計算結果與討論 ......................................................................................... 091
5.3.1 BP/Cs2SnI4異質結的結構設計 ....................................................... 091
5.3.2 BP/Cs2SnI4異質結的電子結構及光吸收性質 ............................... 094
5.3.3 BP和Cs2SnI4異質結的電荷轉移及自供電效應 .......................... 097
5.3.4 雙軸應變對 BP/Cs2SnI4 異質結光電特性的影響 ........................ 101
5.4 本章小結 ..................................................................................................... 107
本章參考文獻 ...................................................................................................... 108
第6章 2D/3D Cs2SnI2Cl2/Cs2TiI6異質結的光電特性和載流子輸運 ............ 113
6.1 引言 ............................................................................................................. 114
6.2 計算方法與細節 ......................................................................................... 115
6.3 計算結果與討論 ......................................................................................... 117
目 錄
VII
6.3.1 Cs2SnI2Cl2/Cs2TiI6異質結的穩定性和電子結構分析 ................... 117
6.3.2 Cs2SnI2Cl2/Cs2TiI6異質結的自供電效應 ....................................... 122
6.3.3 Cs2SnI2Cl2/Cs2TiI6異質結載流子轉移的分子動力學 ................... 122
6.3.4 雙軸應變對Cs2SnI2Cl2/Cs2TiI6異質結光電特性的影響 .............. 129
6.4 本章小結 ..................................................................................................... 134
本章參考文獻 ...................................................................................................... 134
第7章 2D/2D/2D GaN/WS2/MoS2異質結的界面效應及分子動力學 .......... 141
7.1 引言 ............................................................................................................. 142
7.2 計算方法與細節 ......................................................................................... 143
7.3 計算結果與討論 ......................................................................................... 144
7.3.1 GaN/WS2/MoS2異質結的堆疊結構 ............................................... 144
7.3.2 界面效應對GaN/WS2/MoS2異質結的影響 .................................. 146
7.3.3 GaN/WS2/MoS2異質結的分子動力學 ........................................... 152
7.3.4 雙軸應變對GaN/WS2/MoS2異質結光電特性的影響 .................. 160
7.4 本章小結 ..................................................................................................... 163
本章參考文獻 ...................................................................................................... 164
第8章 總結與展望 ................................................................................................. 169
8.1 總結 ............................................................................................................. 170
8.2 展望 ............................................................................................................. 172
附錄A 關鍵詞索引 ................................................................................................. 173
