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hexagonal boron phosphide and boron arsenide van der Waals heterostructure as high-efficiency solar cell

Chinese Physics B 2022年第9期31卷 468-475页

作者： Yi Li Dong Wei Gaofu Guo Gao Zhao Yanan Tang Xianqi Dai School of Physics and Electronic Engineering Zhengzhou Normal UniversityZhengzhou 450044China School of Physics Henan Normal UniversityXinxiang 453007China

The rapid development of two-dimensional(2D)materials offers new opportunities for 2D ultra-thin excitonic solar cells(XSCs).The construction of van der Waals heterostructure(vdWh)is a recognised and effective method of integrating the properties of single-layer 2D materials,creating particularly superior ***,the prospects of h-BP/h-bas vdW heterostructures in 2D excitonic solar cells are *** systematically investigate the electronic properties and optical properties of heterogeneous structures by using the density functional theory(DFT)and first-principles *** results indicate that the heterogeneous structure has good optoelectronic properties,such as a suitable direct bandgap and excellent optical absorption *** calculation of the phonon spectrum also confirms the well-defined kinetic stability of the *** design the heterogeneous structure as a model for solar cells,and calculate its solar cell power conversion efficiency which reaches up to 16.51%and is higher than the highest efficiency reported in organic solar cells(11.7%).Our work illustrates the potential of h-BP/h-bas heterostructure as a candidate for high-efficiency 2D excitonic solar cells.

关键词： h-BP h-bas two-dimensional heterostructure solar cell

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新型二维压电纳米材料的压电及热传导性能的理论研究

新型二维压电纳米材料的压电及热传导性能的理论研究

引用

作者：赵俊琦上海师范大学

学位级别：硕士

二维压电材料因其具有二维材料的高强度、高热导等优异性质,近来受到研究者的广泛关注。然而目前大量的研究集中在实验已合成或晶体结构较简单的二维压电纳米材料上。本工作利用MD方法和DFT方法研究了两种新型的二维压电材料:一种是尚... 详细信息

二维压电材料因其具有二维材料的高强度、高热导等优异性质,近来受到研究者的广泛关注。然而目前大量的研究集中在实验已合成或晶体结构较简单的二维压电纳米材料上。本工作利用MD方法和DFT方法研究了两种新型的二维压电材料:一种是尚未在实验中合成但具有潜在应用价值的单层h-bas,另一种是晶体结构相对较复杂的MoS-WSe横向异质结。根据理论预测立方bas单晶具有仅次于钻石的超高热导率,最近科学家通过实验验证了其超高的热导率。这项工作引起了我们对二维h-bas极大的研究兴趣。在本工作中,我们利用组合tersoff势函数通过MD方法研究了单层h-bas的压电性能和热传导性能。我们的计算结果表明,单层h-bas的压电系数e具有明显的各向异性,其沿扶手椅方向的数值为8n N/m,而沿锯齿形方向的数值为12n N/m。这种与边缘有关的各向异性现象已在实验上得到证实。另外,我们利用DFT方法计算了单层h-bas的波恩有效电荷为0.68 e,在无应变下的直接带隙为0.76e V。然后,我们利用非平衡动力学方法模拟了单层h-bas的热传导性能。我们计算了单层h-bas在200K-800K间的热导率。结果表明,室温300K下h-bas的热导率为186W/m K,并且随着温度升高收敛至95W/m K。这些结果表明单层h-bas有望应用在压电、半导体和热管理等多个领域。横向异质结自2014年首次从实验合成以来,因其在一维界面处具有本征应变和内建电场而被广泛研究,然而关于压电性能的研究还非常少。在本工作中我们采用基于现代极化理论的DFT方法分别计算了两种不同的TMD材料的压电系数,其中MoS的压电系数e 为3.7,WSe的压电系数e为2.74,单位为10N/m。我们的计算结果与之前的DFT结果符合得很好。然后,我们采用SW势函数和MD模拟方法计算出MoS-WSe横向异质结沿扶手椅方向的压电系数e e为3.1?10N/m,其值的大小位于组成横向异质结的两种不同TMD材料值之间。

关键词： h-bas MoS2-WSe2 压电系数热导率

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