《低維材料光電性質的第一性原理研究》是依託上海大學，由陳競哲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低維材料光電性質的第一性原理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳競哲
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光能的吸收和轉換過程中的物理問題以及實際套用已經成為研究熱點。工業上，傳統的矽基光電技術仍處於主流地位，因其造價昂貴和轉換效率低使得光電在當前全球能耗中僅占2-3%。低維材料具有比表面積大，光吸收充分的優點，新興的低維材料，如一維的納米管/線， 二維的石墨烯等，生產工藝日趨成熟，超高的遷移率也使得它們成為最有潛力的新一代光電材料。從理論的角度而言，光電轉換的微觀機制仍缺乏充分的物理解釋，限制轉換效率的本質因素也沒有定量的描述。第一性原理的方法則在這方面提供了一個強有力的工具。我們擬自行開發以GW+BSE方法為主要模組的代碼，來研究材料基態的電子結構以及由於光激髮帶來的能態重整，獲得材料的光吸收譜，再結合已有的同為自行開發計算光電流的代碼，研究在輸運體系中，不同材料結構的光電回響，其本徵的電子結構以及界面態對光電轉換的過程的影響。通過計算分析，試圖尋找具有較高光電轉換效率的新型太陽能電池。
結題摘要
具有有限原子層厚度的低維材料具有大的表面積體積比，而且在某些體系中體現出非常高的電子輸運遷移率，是作為光電材料的理想選擇。本項目擬通過第一性原理的方法，計算低維材料的電子結構以及輸運性質，包括在光照條件下的物理參數，從而分析材料的各方面配置對光電轉化過程以及轉化效率的影響。我們開發了一套結合非平衡格林函式和多體微擾理論的計算程式，可以計算幾百個原子大小的體系的電子結構以及光電流等輸運性質。多體微擾理論部分套用於分子系列和半導體測試集得到了比較理想的帶隙值。將此程式用於分子結、碳納米管和過渡組元素二硫化物等體系進行了電子結構和輸運性質的計算，得到的理論數據和一些實驗的對照取得了合理的結果。本項目對光照條件下材料的物性的理論預測進行了初步的嘗試，為進一步的理論和實驗的對照研究從而達到計算部分替代實驗的目標打下基礎。
