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杂化泛函HSE和PBE0计算CsPbI3缺陷性质的比较研究

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无机材料学报 2023年第9期38卷 1110-1116,I0011,I0012页

作者：吴晓维张涵曾彪明辰孙宜阳中国科学院上海硅酸盐研究所上海201899 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

在卤族钙钛矿材料的缺陷研究中,密度泛函理论计算发挥着重要作用。传统的半局域泛函(如PBE)虽然能够得到与实验接近的禁带宽度,但是已有研究表明其不能准确描述材料的带边位置。采用更准确的杂化泛函,结合自旋轨道耦合(SOC)效应与充分... 详细信息

在卤族钙钛矿材料的缺陷研究中,密度泛函理论计算发挥着重要作用。传统的半局域泛函(如PBE)虽然能够得到与实验接近的禁带宽度,但是已有研究表明其不能准确描述材料的带边位置。采用更准确的杂化泛函,结合自旋轨道耦合(SOC)效应与充分的结构优化开展缺陷研究十分必要。可以选择两种杂化泛函,即屏蔽的杂化泛函HSE和非屏蔽的杂化泛函PBE0。本研究以正交相CsPbI3为例,系统比较了两种方法在缺陷性质计算上的差异。计算结果表明,对于体相性质,两种杂化泛函并无明显的差别。但是,对于缺陷性质,两种泛函出现定性的差别。HSE计算中预测的浅能级缺陷,在PBE0计算中大部分变为深能级缺陷,且缺陷转变能级和Kohn-Sham能级均出现定性差别。上述差别的本质在于,Hartree-Fock交换势具有长程作用特征,因而普通的杂化泛函如PBE0在计算量允许的超胞尺寸上无法得到收敛的结果,而HSE对上述交换势具有屏蔽作用,可采用相对小尺寸的超胞得到收敛的缺陷能级。本研究结果表明,尽管HSE杂化泛函需要较大的Hartree-Fock混合参数(约0.43),其仍是准确计算卤族钙钛矿缺陷性质的有效方法。

关键词：钙钛矿本征缺陷 CsPbI3 杂化泛函第一性原理计算

杂化泛函HSE和PBE0计算CsPbI缺陷性质的比较研究(英文)

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无机材料学报 2023年

作者：吴晓维张涵曾彪明辰孙宜阳中国科学院上海硅酸盐研究所中国科学院大学材料科学与光电工程中心

卤族钙钛矿材料在太阳能电池、发光二极管和光探测器等领域受到了广泛关注，这得益于其突出的载流子输运性质。缺陷容忍性是该类材料具有优异输运性能的关键，即材料中可能存在一定数量的本征缺陷，但是对载流子非辐射复合过程贡献很小... 详细信息

卤族钙钛矿材料在太阳能电池、发光二极管和光探测器等领域受到了广泛关注，这得益于其突出的载流子输运性质。缺陷容忍性是该类材料具有优异输运性能的关键，即材料中可能存在一定数量的本征缺陷，但是对载流子非辐射复合过程贡献很小。在卤族钙钛矿材料的缺陷研究中，密度泛函理论计算具有重要作用。尽管传统的半局域泛函(如PBE)能够得到与实验接近的禁带宽度，但是已有研究表明其不能准确描述材料的带边位置。采用更准确的杂化泛函，结合自旋轨道耦合(SOC)效应与充分的结构优化开展缺陷研究十分必要。文献中存在两种关于杂化泛函的选择，即屏蔽的杂化泛函HSE和非屏蔽的杂化泛函PBE0。本研究以正交相CsPbI3为例，系统比较了两种方法在缺陷性质计算上的差异。计算结果表明，对于体相性质，两种杂化泛函并无明显的差别。但是，对于缺陷性质，两种泛函出现定性的差别。HSE计算中预测的浅能级缺陷，在PBE0计算中大部分变为深能级缺陷，且缺陷转变能级和Kohn-Sham能级均出现定性差别。上述差别的本质在于，Hartree-Fock交换势具有长程作用特征，因而普通的杂化泛函如PBE0在计算量允许的超胞尺寸上无法得到收敛的结果，而HSE对上述交换势具有屏蔽作用，可采用相对小尺寸的超胞得到收敛的缺陷能级。本研究的结果表明，尽管HSE杂化泛函需要较大的Hartree-Fock混合参数(约0.43)，其仍是准确计算卤族钙钛矿缺陷性质的有效方法。

关键词：钙钛矿本征缺陷 CsPbI 杂化泛函第一性原理计算

Cs;SnI;低指数晶面稳定性的第一性原理计算研究（英文）

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无机材料学报 2021年

作者：林啊鸣孙宜阳中国科学院上海硅酸盐研究所中国科学院大学

Cs;SnI;是一种稳定且环保的卤化物钙钛矿材料，在光伏和光电应用方面具有巨大潜力。虽然表面性质对于光电器件的制备至关重要，但目前尚没有对该材料开展相关的理论研究。使用密度泛函理论计算结合SCAN+rVV10泛函，我们研究了Cs;SnI;的...

Cs;SnI;是一种稳定且环保的卤化物钙钛矿材料，在光伏和光电应用方面具有巨大潜力。虽然表面性质对于光电器件的制备至关重要，但目前尚没有对该材料开展相关的理论研究。使用密度泛函理论计算结合SCAN+rVV10泛函，我们研究了Cs;SnI;的（001）、（011）和（111）表面以揭示其热力学稳定性。针对每个表面，我们考虑了具有不同截断的模型，包括两个沿（001）方向(分别为CsI;和SnI;终止的表面)，两个沿（011）方向(分别为I;和Cs;SnI;终止的表面)和三个沿（111）方向(分别为非化学计量比的CsI;、Sn和满足化学计量比的CsI;终止的表面)。由于大多数表面模型是非化学计量比的，它们的相对稳定性取决于实验制备条件，因此需要考虑组成元素的化学势。通过确定允许的化学势区域，我们分析了这些表面的热力学稳定性。结果表明，（001）和（011）面的表面能会受到化学势的影响，而满足化学计量比的CsI;终止的（111）表面不受化学势影响，是Cs;SnI;最稳定的表面。该结果说明近期实验普遍观察到的暴露（111）面的晶体是受热力学稳定性驱动所致。

关键词：

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半导体表面气体分子吸附机理的光伏研究

物理学报 2000年第12期49卷 2448-2454页

作者：颜永美孙宜阳丁小勇陈议明厦门大学物理系厦门361005

通过对 p型和n型的同一硅单晶样品分别置于大气、氧气、氮气的不同氛围中所进行的各有关表面参量的光伏测算 ,分析了同一样品处于不同氛围中 ,以及不同导电类型的样品处于同一氛围中的测算结果的变化规律 ,探讨了出现这一规律的内在机... 详细信息

通过对 p型和n型的同一硅单晶样品分别置于大气、氧气、氮气的不同氛围中所进行的各有关表面参量的光伏测算 ,分析了同一样品处于不同氛围中 ,以及不同导电类型的样品处于同一氛围中的测算结果的变化规律 ,探讨了出现这一规律的内在机理 ,解释了各有关的物理现象 .

关键词：半导体表面气体分子吸附机理光伏方法

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设计素描

中国高等院校“十三五”艺术设计系列规划教材立体构成

作者：孙宜阳洪雯孙斌

来源：南通市图书馆图书评论

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丛书名：中国高等院校“十三五”艺术设计系列规划教材

2017年

作者：洪雯孙宜阳刘可张扬邱枫罗琼副

《立体构成》主要分析立体构成的形态要素、材料和加工工艺、形态创造的基本思路和成型法、立体与空间的造型等，讲解深入浅出且附有大量图例，图文并茂，具有很强的指导性。我们希望学生能够通过本书意识到从平面艺术向立体艺术的转变... 详细信息

ISBN: (纸本)9787515347752

《立体构成》主要分析立体构成的形态要素、材料和加工工艺、形态创造的基本思路和成型法、立体与空间的造型等，讲解深入浅出且附有大量图例，图文并茂，具有很强的指导性。我们希望学生能够通过本书意识到从平面艺术向立体艺术的转变过程，并且能够找到相关的设计规律，能够灵活应用到今后的专业设计课程当中。

关键词：教材立体造型高等学校

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光伏法研究硅单晶表面态真空敏感机理

Journal of Semiconductors 2002年第1期23卷 21-25页

作者：颜永美孙宜阳丁小勇周海文厦门大学物理系厦门361005

根据光伏方法研究的半导体表面气体分子吸附机理 ,提出了硅单晶表面态真空敏感效应的机理模型 ,解释了表面态敏感型的真空传感器的各有关观测结果 .因此可以确认 ,硅单晶表面态对真空敏感的实质原因就是由于构成大气主要成份的氮气和氧... 详细信息

根据光伏方法研究的半导体表面气体分子吸附机理 ,提出了硅单晶表面态真空敏感效应的机理模型 ,解释了表面态敏感型的真空传感器的各有关观测结果 .因此可以确认 ,硅单晶表面态对真空敏感的实质原因就是由于构成大气主要成份的氮气和氧气两种元素的电子亲和势相对于硅元素 ,具有明显不同的且符号相反的差值 ,导致吸附于硅表面的 N2 、O2

关键词：半导体表面态真空敏感机理光伏方法硅单晶

注CO_(2)改善河南双河油田低渗储层注水能力机理研究

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油气藏评价与开发 2024年第1期14卷 55-63页

作者：孙宜丽中国石化河南油田分公司河南南阳473405

针对双河油田低渗储层注水能力差、注水水质不达标和高凝原油蜡沉积等问题,通过自主设计的水-CO_(2)储层注入能力评价装置,开展流动性实验、CO_(2)驱油实验,结合岩心扫描电镜等测试手段,明确双河低渗储层注水能力差的主要机制,探索CO_(2... 详细信息

针对双河油田低渗储层注水能力差、注水水质不达标和高凝原油蜡沉积等问题,通过自主设计的水-CO_(2)储层注入能力评价装置,开展流动性实验、CO_(2)驱油实验,结合岩心扫描电镜等测试手段,明确双河低渗储层注水能力差的主要机制,探索CO_(2)改善低渗储层注入能力的主要机理。结果表明,产出水中的悬浮颗粒和油中蜡晶等组分的沉积可导致孔隙堵塞,从而降低储层的注水能力。CO_(2)对产出水中无机悬浮颗粒及岩石碱性矿物、碳酸盐岩矿物有明显溶蚀作用,是显著提高储层注水能力的主要机理。CO_(2)可溶解在岩石表面的原油蜡质组分沉积,有效改善储层注水能力。同时,CO_(2)驱提高采收率效果明显,采收率提高13.01%~21.51%,后续水驱进一步提高5.40%~6.04%。研究表明:注CO_(2)可显著改善双河油田低渗储层注入能力,为CO_(2)增注驱油技术在现场应用提供理论支撑。

关键词：低渗储层高凝原油蜡沉积注水水质 CO_(2)增注技术

硫族钙钛矿光伏材料BaZrS_(3)的缺陷容忍性

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Science China Materials 2021年第12期64卷 2976-2986页

作者：吴晓维高威帷柴骏明辰陈苗根曾浩张培鸿张绳百孙宜阳 State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure Shanghai Institute of CeramicsChinese Academy of SciencesShanghai 201899China School of Physics Dalian University TechnologyDalian 116024China Center for Computational Materials Oden Institute for Computational Engineering and SciencesThe University of Texas at AustinAustinTX 78712United States College of Science China Jiliang UniversityHangzhou 310018China Department of Physics University at BuffaloThe State University of New YorkBuffaloNY 14260United States Department of Physics Applied Physics&AstronomyRensselaer Polytechnic InstituteTroyNY 12180United States

硫族钙钛矿具有比氧化物钙钛矿更低的带隙以及比卤化物钙钛矿更高的稳定性,有望应用于光伏和光电领域.在这类应用中,理想的材料往往需要避免存在复合中心的深能级缺陷,即缺陷容忍性.本文采用密度泛函理论(DFT)研究了一种典型硫族钙钛矿... 详细信息

硫族钙钛矿具有比氧化物钙钛矿更低的带隙以及比卤化物钙钛矿更高的稳定性,有望应用于光伏和光电领域.在这类应用中,理想的材料往往需要避免存在复合中心的深能级缺陷,即缺陷容忍性.本文采用密度泛函理论(DFT)研究了一种典型硫族钙钛矿材料BaZrS_(3)的本征缺陷.我们比较了Hubbard-U和杂化泛函这两种广泛用于解决DFT中半局域泛函带隙问题的方法.研究发现,通过调整U值获得与实验一致的带隙,并将该U值用于缺陷计算,可能会导致缺陷态过度局域化.而杂化泛函计算则可以准确得到BaZrS_(3)的带隙.采用这两种计算方法均会形成小的S原子团簇,这些团簇倾向于通过自钝化来避免产生带隙中的深能级.尽管在杂化泛函计算中观察到一些能级相对较深的缺陷,但是在热平衡条件下制备的材料中,由于过高的形成能,这些缺陷的作用可以被忽略.因此,BaZrS_(3)具有足够的缺陷容忍性,有望应用于光伏和光电领域.

关键词：热平衡条件钙钛矿本征缺陷光伏材料复合中心深能级光电领域缺陷态