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层状tmdc—2H—NbS2晶体势模拟

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荆州师专学报(自然科学版) 1988年第6期 43-46页

作者：钟列平冯先意荆州师专物理科武汉大学物理系

近年来,层状化合物的研究日益受到重视.本文采用 Muffin—Tin 模型,模拟了具有层状结构的过渡族金属二硫属元素化合物2H—NbS2的晶体势,得到了比较满意的结果.

关键词：硫属元素过渡族金属层状结构电子结构 NbS2 tmdc 层状晶体

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Field distribution of the Z_(2)topological edge state revealed by cathodoluminescence nanoscopy

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Opto-Electronic Advances 2022年第4期5卷 76-84页

作者： Xiao He Donglin Liu Hongfei Wang Liheng Zheng Bo Xu Biye Xie Meiling Jiang Zhixin Liu Jin Zhang Minghui Lu Zheyu Fang School of Physics State Key Lab for Mesoscopic PhysicsAcademy for Advanced Interdisciplinary StudiesCollaborative Innovation Center of Quantum Matterand Nano-optoelectronics Frontier Center of Ministry of EducationPeking University Yangtze Delta Institute of OptoelectronicsPeking UniversityBeijing 100871China National Laboratory of Solid State Microstructures Department of Materials Science and EngineeringNanjing UniversityNanjing 210093China College of Chemistry and Molecular Engineering Peking UniversityBeijing 100871China Department of Physics and HKU-UCAS Joint Institute for Theoretical and Computational Physics at Hong Kong the University of Hong KongPokfulam RoadHong KongChina

Photonic topological insulators with robust boundary states can enable great applications for optical communication and quantum emission,such as unidirectional waveguide and single-mode ***,because of the diffraction limit of light,the physical insight of topological resonance remains unexplored in detail,like the dark line that exists with the crys-talline symmetry-protected topological edge ***,we experimentally observe the dark line of the Z_(2)photonic topo-logical insulator in the visible range by photoluminescence and specify its location by cathodoluminescence characteriza-tion,and elucidate its mechanism with the p-d orbital electromagnetic field distribution which calculated by numerical *** investigation provides a deeper understanding of Z_(2)topological edge states and may have great signific-ance to the design of future on-chip topological devices.

关键词： photonic topological insulator edge state cathodoluminescence tmdc

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基于钨基过渡金属硫族化合物的回音壁模式激子激光器研究

基于钨基过渡金属硫族化合物的回音壁模式激子激光器研究

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作者：李文媛中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

回音壁模式光学微腔内光场在满足表面全反射条件下围绕曲型腔内壁形成了闭合稳定传播模式,能够提供增益介质受激发射的谐振反馈,具有较大的品质因子与模式体积比值。腔光子与半导体激子态的耦合不仅可以实现小尺寸、低阈值、窄线宽、低... 详细信息

回音壁模式光学微腔内光场在满足表面全反射条件下围绕曲型腔内壁形成了闭合稳定传播模式,能够提供增益介质受激发射的谐振反馈,具有较大的品质因子与模式体积比值。腔光子与半导体激子态的耦合不仅可以实现小尺寸、低阈值、窄线宽、低功耗的激子激光器,也能拓展传统的光与物质耦合系统的研究,带来一些新奇的调控自由度与物理特性,是微纳米光子学器件领域的前沿课题。与块体材料中的激子态相比,量子化的低维体系中激子束缚能要大得多,激子效应更强。单原子层的过渡金属硫族化合物作为一种准二维体系,具有可达数百me V激子结合能,高于传统量子阱结构一个数量级左右,其与回音壁模式微腔结合后,可以在较高温度下实现腔光子与激子的耦合。本文采用钨基过渡金属硫族化合物（单层WS、单层WSe）作为增益介质,结合SiO微球腔,在不同波段范围内实现了低阈值的回音壁模式激子激光输出,并在此基础上进一步探究了微球腔直径、衬底厚度等因素对激子激光模式的影响。本论文主要的研究工作和成果如下:1、室温下光泵单层WS-SiO微球腔激子激光器研究。单层WS具有非常大的激子结合能（380 me V）,其与WGM微腔结合,可以实现可见光波段的低阈值WGM激子激光器。实验中利用仿真软件COMSOL基于有限元法对球形WGM微腔进行仿真,确定某一微球直径下的微球腔内电场模式分布情况,在理论和仿真的基础上搭建单层WS-SiO微球腔激子激光器,在室温下在590 nm～670 nm波段处实现直径为9.2μm的单层WS-SiOWGM激子激光,激光阈值～32μW,激光线宽1.5 nm。相较于相近尺寸的激射波段位于720 nm～800 nm的单层WSe-SiO微球腔激光器,单层WS-SiO微球腔激子激光器具有更高的品质因子与阈值。2、光泵单层WSe-SiO微球腔激子激光器模式调谐研究。微球腔直径的变化可以导致腔内本征辐射损耗与模式分布状态的变化,进而调节激子激光模式特性。实验中选用直径为10μm、11.3μm、12.4μm的SiO微球腔,在532 nm连续波泵浦下,实现了720 nm～800 nm波段的室温激子激光发射。三种直径激光器的主激射模式的线宽分别为3 nm、2.3 nm和1.4 nm,自由光谱范围分别为12.2nm、11 nm和9.5 nm,阈值分别为10μW、3μW和2μW,可以看出,随着微球腔直径的增大,激光模式的自由光谱范围和激光线宽均呈现逐渐减小的趋势,品质因子呈现逐渐增大的趋势。3、研究SiO层衬底厚度变化对单层WSe-SiO微球腔激子激光器模式的影响。二氧化硅介电层厚度的改变将影响微腔和衬底接触点位置的光学模式泄露程度。为研究衬底厚度变化对WGM激子激光模式的影响,我们采用直径为12μm的SiO微球腔,结合285 nm、300 nm和500 nm的SiO层衬底厚度上的单层WSe,探究不同衬底的厚度对光学模式的限制情况及对WSe-SiO激光器性能的影响。结果发现在这三种衬底厚度下,300 nm衬底厚度下的微腔的品质因子最高,具有较低的激光阈值和模式线宽。随着衬底厚度增加到500 nm,微腔的品质因子减小,最终没有激光产生。

关键词： WGM激光器 tmdc 有限元法模式调谐激子激光

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MX2/g-C3N4的光解水制氢研究

MX2/g-C3N4的光解水制氢研究

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作者：袁晖扬州大学

学位级别：硕士

目前,随着全球能源短缺和环境污染等问题的日益加重,寻找氢气、酒精、天然气等可再生清洁能源是保护环境、缓解能源短缺局面的重要途径之一,氢气因其清洁、高效和可持续的特性在众多清洁能源中脱颖而出。光催化制氢反应可以将太阳能转... 详细信息

目前,随着全球能源短缺和环境污染等问题的日益加重,寻找氢气、酒精、天然气等可再生清洁能源是保护环境、缓解能源短缺局面的重要途径之一,氢气因其清洁、高效和可持续的特性在众多清洁能源中脱颖而出。光催化制氢反应可以将太阳能转化为氢能,对解决能源短缺和环境污染问题具有深远意义。由于光催化制氢反应的电荷分离和表面催化转化效率严重受限,因而该反应需要辅助催化剂,特别是贵金属(如Pt),而二维过渡金属硫化物(tmdcs)是一类很有前途的非贵金属助催化剂。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种高分子非金属光催化剂,因其化学稳定性好、制备方便、可见光响应等优点而备受关注。然而,g-C3N4由于光吸收能力弱、比表面积低、光生载流子快速复合等原因,其光催化效率较低,因此本论文基于g-C3N4基纳米材料制备了三种不同的tmdcs异质结来取代Pt作为助催化剂,促进g-C3N4光生载流子的分离与迁移,提高催化剂表面反应效率,提升催化剂的光催化析氢性能。具体研究内容如下:1、针对提升g-C3N4纳米材料由于光吸收能力弱、比表面积低、光生载流子快速复合等原因所导致的光催化效率较低的问题,采用二维过渡金属硫化物WS2作为助催化剂,替代贵金属Pt,与g-C3N4形成异质结,提升g-C3N4纳米材料的光催化析氢性能。本文采用一步煅烧法,合理地调控前驱物的比例,制备出了层数较少的WS2/g-C3N4复合材料,用作无贵金属的析氢催化剂,异质结由多层堆叠的g-C3N4和少层堆叠的WS2两种二维材料构成,研究发现作为助催化剂的tmdcs的层数对于g-C3N4的光催化析氢性能有较大影响,调控tmdcs的层数可以使得g-C3N4纳米材料的光催化析氢性能得到优化,结果表明,纯g-C3N4的析氢速率为0.05 mmol·g-1·h-1,g-C3N4(Pt)的析氢速率为4.27 mmol·g-1·h-1,优化后的WS2/g-C3N4的析氢速率为10.42 mmol·g-1·h-1,优化后的WS2/g-C3N4的析氢速率分别是纯g-C3N4和g-C3N4(Pt)的208倍和2.4倍。因此,少层WS2复合g-C3N4可以替代贵金属的使用,提升析氢性能。2、针对WS2/g-C3N4复合材料中WS2的层数较难控制减薄的问题,为进一步提升g-C3N4纳米材料的光催化析氢性能,论文使用不同含量的四硫代钼酸铵作为钼源,制备了x-MoS2/g-C3N4复合材料,并用作制氢催化剂,得到:0.3-MoS2/g-C3N4的H2活性明显优于其他配比结果,其光催化析氢速率达到8.30 mmol·g-1·h-1。通过对0.3-MoS2/g-C3N4样品进行液氮退火处理得到样品0.3A-MoS2/g-C3N4,其析氢性能提升到12.01 mmol·g-1·h-1,分别是 g-C3N4 和 g-C3N4(Pt)的 240 倍和近 3 倍。研究发现 x-MoS2/g-C3N4高效的光催化活性和稳定性归因于其典型的MoS2层数更少的层合结构,有利于光生电子-空穴对的分离。3、为减少光催化复合材料中tmdcs复合量,且为了能更进一步提升g-C3N4纳米材料的光催化析氢性能,尝试使用ReS2作为助催化剂替代MoS2。本论文通过两步煅烧法,先长ReS2,再将其复合到g-C3N4上,成功制备了不同比例的x-ReS2/g-C3N4异质结构光催化剂。结果表明,0.06-ReS2/g-C3N4样品比的光催化析氢速率最佳,且该异质结构光催化剂中tmdcs的复合量明显减少。

关键词： tmdc g-C3N4 异质结光催化析氢助催化剂

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