紅外探測器件新材料的第一性原理研究.pdf

1、本文構(gòu)思了一種利用新型材料的便攜紅外探測器，由四個模塊組成。紅外探測模塊使用InSb紅外探測器件，數(shù)據(jù)存儲與調(diào)用模塊使用基于ABi2Nb2O9(A=Ba，Pb，St, Ca)的鐵電存儲器，數(shù)據(jù)處理分析模塊使用還在理論論證中的石墨烯高性能處理器，續(xù)航模塊使用VS2基底作為催化劑的析氫反應(yīng)氫電池。通過一種理論，密度泛函理論，和基于它的第一性原理方法，我們有貫穿始終的處理手段對這四個模塊的四種新材料進行分析，具體分析如下:
　　1.針對

2、InSb(110)表面，我們用第一性原理計算方法，通過VASP軟件分析了分別在In原子和Sb原子上吸附氧原子和硫原子的情況。比較計算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)在InSb(110)表面硫吸附之后的系統(tǒng)性質(zhì)比氧吸附之后更加穩(wěn)定，這也解釋了為什么工藝上要對InSb表面進行硫化處理。
　　2.我們采用密度泛函理論第一性原理的計算方法綜合地研究了ABi2Nb2O9(A=Ba，Pb，St, Ca)體系的結(jié)構(gòu)，電子性質(zhì)，化學(xué)鍵以及自發(fā)極化。其中化學(xué)鍵的分析

3、結(jié)合了bader的原子中的分子(AIM)理論。目的在于闡明ABi2Nb2O9鐵電體的鐵電起源，理解這些材料的電子結(jié)構(gòu)和極化屬性隨A位離子變化趨勢。二，運用現(xiàn)代極化理論計算了SBN鐵電極化并薄膜顯現(xiàn)出大的極化原因，同時對BBN，PBN，CBN的極化強度給出一個理論的預(yù)測。
　　3.我們調(diào)研了至今為止報告出的石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷。我們將討論這些缺陷的形成，以及他們對石墨烯性質(zhì)的影響。為了使得接下來的討論簡單明了，雖然本質(zhì)上可以存在無數(shù)個種類

4、的晶格缺陷，我們只討論最簡單的一些。我們將特別的把注意力放在單層石墨烯的缺陷，因為雙層和多層石墨烯的缺陷類型已經(jīng)存在于石墨之中，而且已經(jīng)在很早之前就被討論過。同時，對第一性原理計算后的態(tài)密度和能帶結(jié)構(gòu)做了簡單的分析。
　　4.二維VS2納米材料已經(jīng)作為一種對析氫反應(yīng)(HER)效率很高和便宜的電催化劑出現(xiàn)。要更進一步的改善他們在析氫反應(yīng)中的性能，我們必須了解他們的催化機理以及他們在各種原始或者缺陷結(jié)構(gòu)中的行為。本論文中，我們利用第一

5、性原理計算研究了具有各種各樣本征點缺陷的單層VS2納米片中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，電子特性和析氫反應(yīng)的行為。與最多被研究的2H相MoS2基面相比較，無論是2H相還是1T相的VS2基面都展示出出眾的催化活性。因為他們的金屬性質(zhì)。在VS2基底上引入本征電缺陷后，我們發(fā)現(xiàn)一共有四種穩(wěn)定缺陷在2H相中（也就是Sad，Svac，Vad和Vs）和三種穩(wěn)定缺陷在1T相中（也就是Sad，Svac和Vad）。此外，Svac，Vad、和Vs結(jié)構(gòu)在2H相中和Vad結(jié)構(gòu)