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外部电场对电容分压器分压比的影响

电世界 2005年第2期46卷 34-34页

作者：李亚明安徽电建二公司淮南232008

在广西来宾B电厂2×360MW机组1号机检修预防性试验中，我们对一台6．6kV真空接触器进行断口耐压试验。试验中发现用图1所示接线的高压电容分压器测量所得的电压与交流耐压试验装置计算所得的试验电压相差较大。

关键词：电容分压器分压比预防性试验外部电场

层状graphene/WSSe范德瓦耳斯异质结电子特性和界面接触的理论研究

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人工晶体学报 2022年第12期51卷 2080-2089,2124页

作者：赵婷婷大连理工大学材料科学与工程学院大连116024 大连理工大学凝固控制与数字化制备技术重点实验室大连116024

利用第一性原理计算方法研究了层间距和外部电场对graphene/WSSe范德瓦耳斯异质结的电子特性和界面接触的影响规律。由于范德瓦耳斯力作用,graphene和WSSe单层的电子特性可以被保留在graphene/WSSe异质结中。当形成graphene/WSSe异质结... 详细信息

利用第一性原理计算方法研究了层间距和外部电场对graphene/WSSe范德瓦耳斯异质结的电子特性和界面接触的影响规律。由于范德瓦耳斯力作用,graphene和WSSe单层的电子特性可以被保留在graphene/WSSe异质结中。当形成graphene/WSSe异质结时,在石墨烯的狄拉克锥中可以发现小的带隙值(7 meV)。电荷转移产生的内建电场在有效阻碍光激发载流子复合中起着关键作用。与两个独立单层相比,graphene/WSSe异质结在可见光区域具有增强的光吸收,在光电子器件中展现出了潜在应用价值。此外,graphene/WSSe异质结在平衡层间距处显示出n型肖特基接触特性。层间距和外部电场都可以用来改变graphene/WSSe异质结的肖特基势垒高度和接触类型,并有效调节graphene狄拉克锥的位置。本文研究内容为graphene/WSSe异质结在纳米电子和光电子器件领域的应用提供理论依据。

关键词：二维材料异质结第一性原理计算肖特基接触欧姆接触电子特性外部电场

基于第一性原理方法的二维铬硫化物及其异质结光催化特性研究

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基于第一性原理方法的二维铬硫化物及其异质结光催化特性研究

作者：汪晶晶中央民族大学

学位级别：硕士

氢能具有清洁、高效等优点,是一种理想的无污染的绿色能源,受到了各国的高度重视。利用太阳光进行水分解制氢是近期的研究热点。二维材料具有比表面积大、活性位点多等优势,是一种全新的光催化研究体系。从已研究的体系出发构建二维异质... 详细信息

氢能具有清洁、高效等优点,是一种理想的无污染的绿色能源,受到了各国的高度重视。利用太阳光进行水分解制氢是近期的研究热点。二维材料具有比表面积大、活性位点多等优势,是一种全新的光催化研究体系。从已研究的体系出发构建二维异质结,利用能带调控降低光生载流子的复合率,增强光吸收率,可有效提高光催化效率,这也是当前的研究热点,具有重要的学术价值和应用价值。本文从第一性原理计算出发,研究了一系列铬硫化物单层 CrA2(A=S、Se、Te)和 Janus 结构 CrAB(A/B=S、Se、Te,A≠B)的能带结构、光吸收及其光催化特性。提出利用应力和电场调控其带边位置和光吸收率,提高其光催化性能。同时构建了 CrSe2/GaN范德华异质结,并对其光催化性能进行了研究。理论研究表明,铬硫化物单层材料CrS2、CrSe2、CrTe2和CrSSe、CrSTe、CrSeTe在近红外、可见光和紫外光下具有较好的光解水特性。材料的结合能、声子谱和弹性常数等计算结果证实了其具有结构稳定性、动力学稳定性和机械稳定性。能带结构等电子特性由杂化泛函HSE06方法进行计算,使用经验公式方法和DFT密度泛函理论方法分别预测了所有单层结构的带边位置,结果表明CrSe2、CrSSe、CrSTe和CrSeTe是潜在的光催化水解的候选材料。这六种结构从红外到紫外区域都有很高的光学吸收系数(约1.0—1.4×105cm-1)。此外,我们还观察到由于应力应变的增加,所有单层材料的带隙呈线性下降的趋势。外部电场使得CrSTe和CrSeTe的光吸收强度略有增加,其峰值向紫外区域移动,但对其他结构没有明显影响。以CrSe2为基础,我们构建了 CrSe2/GaN范德华(vdW)异质结构应用于光催化全解水。其声子谱、分子动力学模拟(AIMD)和弹性常数的计算结果表明CrSe2/GaN vdW异质结具有较高的动态稳定性和机械稳定性,同时具有较低的结合能和形成能。杂化泛函HSE06的能带计算结果显示CrSe2/GaN vdW异质结属于直接带隙半导体,禁带宽度为1.19 eV。通过DFT方法预测了该异质结属于Ⅱ型异质结,带边结构满足光催化全水解对带边位置的要求,其内建电场加速了光生载流子的分离,降低了复合率。与CrSe2相比,CrSe2/GaN vdW异质结的载流子迁移率得到了提高,在紫外区域的光吸收可以达到约105cm-1。该异质结具有良好的太阳-氢气转换效率(33.41%),这反映了对太阳能的高效利用。而关于吉布斯自由能的计算表明,在外部电场的作用下,析氢反应(HER)和析氧反应(OER)可以自发进行。综上,CrSe2/GaN范德华异质结构是一种可用于光催化全解水和太阳能转换的具有应用前景的光催化剂。

关键词：铬硫化物 CrSe2/GaN异质结第一性原理计算应力应变外部电场光催化性能

PtSe2/HfS2和WSe2/BP范德华异质结理论研究

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PtSe2/HfS2和WSe2/BP范德华异质结理论研究

作者：宣晋哲长安大学

学位级别：硕士

由碳原子组成的二维晶体石墨烯成功剥离后,其独特的物理化学性质成为科学界和工业界关注的焦点,在半导体光电器件和纳米电子领域有着广泛的应用前景。随着科技的发展,单个二维材料已经不能满足科学家对半导体材料的要求。由两种或两种... 详细信息

由碳原子组成的二维晶体石墨烯成功剥离后,其独特的物理化学性质成为科学界和工业界关注的焦点,在半导体光电器件和纳米电子领域有着广泛的应用前景。随着科技的发展,单个二维材料已经不能满足科学家对半导体材料的要求。由两种或两种以上的二维结构相互堆叠而形成的范德华异质结构,恰好解决了单一二维材料存在的一些缺陷,并且获得了令人着迷的优异性能,在纳米器件、光催化和光电探测器等领域中有着良好的应用前景。本文通过Vienna ab initio simulation package(VASP)第一性原理计算探究了PtSe/HfS和WSe/BP异质结的几何结构和光电性质。此外,我们还着重探究了异质结能带结构在外加电场和应变下的变化,得到了可供参考的研究成果。我们详细研究了单层PtSe、HfS和PtSe/HfS异质结的结构稳定性和光电性质。研究发现PtSe/HfS异质结是0.57 e V的间接带隙半导体和Type-II型能带排列,对光电子与空穴有效分离有很大的促进作用。值得一提的是,异质结显示出更高的光吸收强度。通过施加外加电场可以显著改变异质结的能带结构,但一直保持着Type-II型能带排列,到达临界电场时发生半导体到金属的转变。此外,在不同双轴应变下PtSe/HfS异质结由Type-II型转变为Type-I型能带排列,而单轴应变下异质结一直保持着Type-II型能带排列,施加更大的应变后异质结由半导体转变为金属。更有趣的是,施加压缩应变时异质结较为敏感,而拉伸应变时不敏感,这为设定特定环境的光电器件提供了理论指导。这些结果表明PtSe/HfS异质结将在光电探测器和纳米器件领域有着广阔的应用前景。另外,单层WSe和单层BP有着相似的晶格常数,鉴于其良好的结构稳定性和适当的晶格失配率,我们构筑了高质量的WSe/BP范德华异质结。计算结果显示WSe/BP异质结是带隙为0.78 e V的直接带隙半导体,其Type-II型能带排列有利于光电子与空穴的有效分离,还在可见光区域表现出较宽的吸收光谱。此外,我们还验证了不同堆叠角度和缺陷对异质结构稳定性和光电性质影响。值得一提的是,不同的电场作用下,WSe/BP异质结带对准发生转变,由Type-II型到Type-I型再到Type-II型能带排列,在更强的电场作用下异质结由半导体向金属的转变。同时带隙也被双轴应变有效的调节。因此,这些性质使得WSe/BP异质结在未来的光检测中有很好的应用前景。

关键词：第一性原理二维材料能带结构外部电场应变

电场及电解质溶液作用下蛋白质分子动力学行为研究

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电场及电解质溶液作用下蛋白质分子动力学行为研究

作者：窦文辉中国计量大学

学位级别：硕士

蛋白质是机体生命活动的主要物质承担者,在生物体中具有营养存储、收缩运动、防御、识别、催化、运输和调节等功能。近年来对蛋白质的研究日益成熟并获得了一些很有意义的成果,但由于常规的实验方法对蛋白质样品本身的性质有严格的要求... 详细信息

蛋白质是机体生命活动的主要物质承担者,在生物体中具有营养存储、收缩运动、防御、识别、催化、运输和调节等功能。近年来对蛋白质的研究日益成熟并获得了一些很有意义的成果,但由于常规的实验方法对蛋白质样品本身的性质有严格的要求,尤其无法真实反映蛋白质在活体内的演变过程。随着计算机技术和大规模超大规模并行运算的发展,越来越多的科学家开始利用计算机模拟的手段来研究蛋白质体系。计算机模拟成为继实验和理论后科学研究的第三种方法并获得了广泛应用。本文首先概述了本课题的背景以及研究现状,然后对动力学模拟的理论基础、模拟方法、模拟软件、模拟步骤以及常见的模拟结果表征方法作一介绍。最后,采用分子动力学模拟的方法,对蛋白质体系进行研究。主要研究内容包括:(1)通过施加不同强度和不同方向的静电场,模拟研究蛋白质在电场影响下的动力学行为。结果表明蛋白质的均方根偏差和回转半径值都在电场强度足够大时发生跃变,然后稳定在某一数值,且结构转变需要的时间即特征时间随电场强度的增加而减少;蛋白质沿电场方向的电偶极矩随电场强度的增加而增加,垂直电场强度方向的电偶极矩减小,表明内部蛋白质带电氨基酸的分布存在明显的取向;蛋白质分子内的氢键数目随电场强度的增加而减少,与回转半径相比,蛋白质内的氢键数目与回转半径成反比,表明氢键对稳定蛋白质结构起到积极作用;通过对蛋白质二级结构的分析,受到电场的影响β折叠结构首先解折叠,随着电场强度的进一步增加,α螺旋结构开始解螺旋,直至蛋白质被完全解构。(2)通过构建不同浓度的NaCl和MgCl电解质溶液环境,研究了蛋白质体系在电解质溶液中的动力学行为。结果表明电解质溶液对蛋白质体系的键能几乎没有影响,对范德华势能影响较小,对蛋白质体系的静电势能影响最为明显,随着离子浓度越高、离子价数越大,对蛋白质体系的影响越明显;在特定的电解质溶液浓度中(0.3 mol/L)时,蛋白质的回转半径和均方根偏差都达到最大值,说明蛋白质的结构最松散,且稳定性较差,同时我们也看到紧密结构下的蛋白质稳定性最强;电解质溶液的浓度和离子价数的增加,会引起α螺旋结构的解旋,但中等浓度的电解质溶液对形成β折叠结构却有一定的促进作用。

关键词：蛋白质分子分子动力学模拟外部电场电解质溶液

基于C2N的二维异质结电子结构性质的调控研究

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基于C2N的二维异质结电子结构性质的调控研究

作者：马壮郑州大学

学位级别：硕士

2004年,英国曼彻斯特大学有两位科学家,安德烈.盖姆和诺沃肖洛夫采用“撕胶带”方法从矿物质石墨上成功的发现了单原子层的石墨,即石墨烯。这一发现打开了通往二维材料的大门。石墨烯两个原子之间作用力非常强,因此石墨烯具有很多的优点... 详细信息

2004年,英国曼彻斯特大学有两位科学家,安德烈.盖姆和诺沃肖洛夫采用“撕胶带”方法从矿物质石墨上成功的发现了单原子层的石墨,即石墨烯。这一发现打开了通往二维材料的大门。石墨烯两个原子之间作用力非常强,因此石墨烯具有很多的优点,例如:机械强度大、拉伸性能好、导电性能好、导热性能好等,因此它在军事、折叠电子设备、电池、计算机芯片等方面有很好的应用前景。之后越来越多的二维材料在实验和理论上相继被发现:六方氮化硼,过渡金属硫族化合物(TMDs),单质烯,甚至CN。但是并不是所有发现的二维材料都是完美的,例如石墨烯的零带隙阻碍了它在电子器件上的发展,六方氮化硼有近乎绝缘的带隙,硫族化合物不同的结构对性质影响较大,黑磷在空气中不稳定。分子之间的范德瓦尔斯作用力往往能突破单层材料的限制展现出优异的性能。最近,一种新型的类石墨烯层状材料CN采用简单的湿化学反应方法成功的被合成,它具有巨大的比表面积和合适的带隙。与石墨烯不同,它拥有一个具有均匀的蜂窝状氮晶格,其中2/3的的蜂窝空位被C六边形填充(其余的蜂窝空位可视为C的空位),因此具有强大的可编辑能力。基于这些优异的特性,本论文采用第一性原理的计算方法研究了CN/α-Te和CN/InSSe(InSTe、InSe Te)异质结的电子结构,并且通过层间耦合、外部电场作用和双轴应变能有效的调控带隙,以便异质结更大限度的在太阳能电池和光催化分解水领域的应用。本论文的主要研究内容如下:(1)通过构建CN/α-Te范德瓦尔斯异质结,通过计算考虑失配度和不同的堆垛方式,发现CN/α-Te具有很好的热力学稳定性。CN/α-Te具有II型能带排列结构,1.01 e V的间接带隙。并且通过施加垂直应力和外部电场分别能有效的调控带隙值到1.16和1.14 e V(HSE06计算)和能带排列从II-I型转变。CN/α-Te异质结具有较高的吸收强度(～10)和较宽的光谱宽度(紫外光到近红外光),而且把CN的吸收强度加强3倍左右。(2)通过考虑晶格失配度和稳定性分别构建了CN/InSSe(InSTe、InSe Te)范德瓦尔斯异质结,发现CN/InSSe和CN/InSTe在应力压缩调控前具有本征I型能带排列且是间接带隙,CN/InSe Te异质结具有本征II型能带排列且是直接带隙。通过应力压缩调控后,CN/InSSe和CN/InSTe异质结由I型转变为II型,间接带隙向直接带隙转变,CN/InSe Te异质结一直保持II型排列且是直接带隙。在应变压缩调控时其带边位置适合光催化分解水。除此之外,三种范德瓦尔斯异质结在调控后光学吸收强度和宽度在紫外光和近红外光有了明显的提升。

关键词： C2N 异质结第一性原理外部电场双轴应力光催化性能光学性质

Sb/AlAs和GaTe/CdS异质结的理论设计与性质研究

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Sb/AlAs和GaTe/CdS异质结的理论设计与性质研究

作者：贾一凡长安大学

学位级别：硕士

二维材料兼具低维化的结构、特殊的界面形态、出众的光电特性以及多种键合模式的共存。为了满足对高性能器件不断发展的需求,预测和设计新型二维材料及其异质结已成为材料科学领域的热点。本文通过第一性原理探讨了新型Sb/AlAs异质结与G... 详细信息

二维材料兼具低维化的结构、特殊的界面形态、出众的光电特性以及多种键合模式的共存。为了满足对高性能器件不断发展的需求,预测和设计新型二维材料及其异质结已成为材料科学领域的热点。本文通过第一性原理探讨了新型Sb/AlAs异质结与Ga Te/Cd S异质结的电学性能。深入分析了两种异质结中的特殊界面效应和电荷转移机制,通过改变堆垛、施加电场和应变等调控手段进一步提升异质结的性能,剖析相关的载流子输运过程。力争获得一些具有原始创新性的科学发现,为促进纳米电子和光电子器件的发展提供具有科学价值的思路与切实可靠的依据。结合第一性原理,以Sb/AlAs范德华异质结的几何特征和电学性能为切入点,我们发现Sb/AlAs异质结具有稳定的原子结构和较小的晶格失配率。此外,由于具备合适的直接带隙和固有的type-II型能带排列,在异质界面处发生了光生电子-空穴对的有效分离,显示出众多适用于光电器件的光电特性。再者,通过调节层间距离,异质结呈现出间接-直接带隙的跃迁。当施加外部电场时,异质界面间的电荷转移显著增强,并且完成了半导体-金属的转变。双轴应变可以引起间接-直接-间接带隙的跃迁。同时,通过拉伸和压缩应变的调控,电子和空穴有效质量呈现出明显的各向异性。以上结论为设计高质量的基于单层Sb的范德华异质结构提供了有价值的理论指导,并为高性能光电器件应用指明了方向。此外,鉴于良好的结构稳定性和适当的晶格失配率,我们采用单层Ga Te和单层Cd S构筑了高质量的Ga Te/Cd S范德华异质结。单层Ga Te与Cd S接触后,显现出type-II型能带对准以及0.804 e V的直接带隙,这种独特的界面形态能够迅速提升载流子的光激发与空间分离能力。值得一提的是,在适宜的电场范围内,Ga Te/Cd S异质结经历了间接-直接带隙的过渡,甚至在高强度的临界电场下发生了半导体-金属的跃迁。在弹性极限内,双轴应变诱导异质结发生了直接-间接带隙的过渡,并在应变强度较大时转变为金属特性,表明Ga Te/Cd S异质结具有出色的抗拉强度以及可控的导电性与传输性。上述结论表明,Ga Te/Cd S异质结将为实验研究提供理论依据,并在未来多功能光电器件中具有巨大的应用潜力。

关键词：二维材料异质结第一性原理外部电场双轴应变

基于α-tellurene的二维异质结电子结构性质的研究

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基于α-tellurene的二维异质结电子结构性质的研究

作者：张雯丽郑州大学

学位级别：硕士

2004年,英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)采用机械剥离的方法成功的从石墨中分离出了石墨烯,打开了通往二维材料世界的大门。之后,许多其他的二维材料也陆续在理论和... 详细信息

2004年,英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)采用机械剥离的方法成功的从石墨中分离出了石墨烯,打开了通往二维材料世界的大门。之后,许多其他的二维材料也陆续在理论和实验上被发现:硅烯,六方氮化硼,过渡金属硫化物(TMDs),磷烯以及碲烯等二维材料也相继问世。然而,没有任何一种材料具有实际应用的完美特性。例如:石墨烯的零带隙限制了其在逻辑电路中的应用;黑磷在空气及水环境中稳定性差的问题严重制约了黑磷的应用。因此,将不同单层的二维材料的优点结合起来就显得尤为重要。比如:二维硒化锗和硫化锡构成的范德瓦尔斯异质结不仅可以保留单层硒化锗的直接带隙,还可以提高从可见光到近紫外区域的光吸收系数。最近,a-tellurene作为仅由一种元素组成的新型二维材料,已经在理论上被预测并很快被实验验证。它具有稳定的类1T-MoS的结构,具有比MoS更高的电子和空穴迁移率以及显着的光吸收性质。基于a-tellurene的这些优异特性,本论文采用第一性原理的方法研究了双层a-tellurene/MoS异质结以及三层MoS/a-tellurene/WS异质结的电子结构性质,并通过层间耦合作用、双轴应变和外部电场对其电子结构进行了可控的调制,以便最大限度地发挥其在电子和光电子器件中的应用。其主要研究内容如下:(1)构建双层a-tellurene/MoS范德瓦尔斯异质结并对其电子性质进行调控。计算结果表明层间耦合作用可以有效的调控异质结的带隙宽度,且随着层间耦合作用的增强,异质结可以由I型能带排列转变为II型能带排列。此外,对异质结施加正负两个方向的外电场也可以使得其能带排列由I型转变为II型,进一步增加外电场的强度会使该异质结由半导体转变为金属。(2)构建三层MoS/a-tellurene/WS异质结并对其电子性质进行调控。计算结果表明对异质结施加双轴应变可以有效的调控异质结的带隙宽度,且适当的压缩应变可以使异质结从间接带隙转变为直接带隙,这有助于扩展该异质结在光电子器件上的应用。另外,对异质结施加正负两个方向的外电场均可以引起Ⅰ型能带排列向Ⅱ型能带排列的转变,继续增加外电场的强度会使该异质结由半导体转变为金属。

关键词： a-tellurene 异质结第一性原理计算电子结构外部电场光电器件

External Electric Field Dependence of Optical Absorbance in SnO_2 Nanoclusters

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Semiconductor Photonics and Technology 1998年第4期4卷 256-258页

作者： WANG Dehuang (Dept. of Physics, Peking University, National Laboratory for Superlattice and Microstructures, Beijing 100871, CHN) CHENG Humin, MA Jiming (Dept. of Chemistry, Peking University, Beijing 100871, CHN)

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｃｌｕｓｔｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｅｘｔｅｎｓｉｔｉｖｅｌｙｆｒｏｍｔｈｅｖｉｅｗｐｏｉｎｔｏｆｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｐｈｙｓｉ... 详细信息

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｃｌｕｓｔｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｅｘｔｅｎｓｉｔｉｖｅｌｙｆｒｏｍｔｈｅｖｉｅｗｐｏｉｎｔｏｆｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｐｈｙｓｉｃｓａｎｄｆｒｏｍｔｈｅｉｎｔｅｒ...

关键词：吸收率外部电场二氧化锡半导体