异原子与二维材料调控SrTiO 3 电子结构和光学性质的研究

发布时间：2024-03-30 05:06

　　随着社会经济的不断发展,环境污染和气候变暖问题日益严峻,促使人们对以生产清洁和可再生能源的新技术展开研究。在21世纪,氢能源被认为是发展清洁能源的最具潜力的能源。在各种制氢的方法中,利用太阳光催化分解水制氢被认为是最具前瞻性的方法。近年来,半导体光催化技术被证明是一种极具潜力的低成本、环保和可持续的技术,可以解决化学合成、能源短缺和环境修复等问题。在寻找高效催化剂的过程中,SrTiO₃由于其耐光化学腐蚀性能强,光催化活性高,已成为当前材料研究领域的研究热点。在本工作中,基于第一性原理计算研究了异原子共掺杂与复合二维材料对SrTiO₃的电子结构和光学性能的影响。具体研究结果如下:(1)基于异原子掺杂SrTiO₃,系统研究了五种掺杂模型(Cr@Ti-SrTiO₃、Cr@Sr-SrTiO₃、B@O-SrTiO₃、(Cr@Ti,B@O)-SrTiO₃、(Cr@Sr,B@O)-SrTiO₃)。重点讨论金属Cr掺杂在不同的阳...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光催化技术概述
        1.2.1 光催化反应原理
        1.2.2 光催化技术的应用
    1.3 半导体材料的改性方法
        1.3.1 阳离子掺杂
        1.3.2 阴离子掺杂
        1.3.3 多元素共掺杂
        1.3.4 半导体复合改性
        1.3.5 染料敏化
    1.4 钙钛矿型材料概述
        1.4.1 钙钛矿型材料的简介
        1.4.2 钙钛矿型材料的晶体结构
    1.5 钛酸锶材料的研究现状
        1.5.1 结构性能
        1.5.2 生产方法及工艺流程
    1.6 课题研究的意义和总结
第2章 第一性原理计算
    2.1 引言
    2.2 第一性原理概述
        2.2.1 第一性原理的起源
        2.2.2 凝聚态物理中的第一性原理
    2.3 密度泛函理论
        2.3.1 Hohenberg-Kohn理论
        2.3.2 Kohn-Sham方程
    2.4 第一性原理计算软件
        2.4.1 MaterialsStudio
        2.4.2 VESTA
    2.5 MaterialsStudio-CASTEP模块介绍
第3章 掺杂调控SrTiO₃电子结构和光学性质
    3.1 引言
    3.2 计算模型与方法
    3.3 计算结果与讨论
        3.3.1 模型的几何结构
        3.3.2 缺陷形成能
        3.3.3 能带结构和态密度
        3.3.4 光学性质
    3.4 本章小结
第4章 单层MoS₂/SrTiO₃复合材料的电子性质和光学性质
    4.1 引言
    4.2 计算模型与方法
    4.3 计算结果与讨论
        4.3.1 复合半导体结构
        4.3.2 电子结构
        4.3.3 电荷转移与机理
        4.3.4 光学性能
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表论文
致谢



本文编号：3941854