【摘 要】
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硒化铟(InSe)材料是一种新兴二维半导体材料,其具有二维材料中最高的载流子迁率之一、可广泛调节的带隙值、良好的延展性等优良性质,受到研究者的广泛关注,并在光电子和柔性光电子学等方面展现出良好的应用潜力。InSe具有独特的光学各向异性性质,其带边的跃迁偶极为平面外取向,使得其对垂直于平面的入射光不敏感,降低了少层InSe的光学性能。为了改善InSe的光学性能,研究者进行了大量相关研究。在本论文中,
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硒化铟(InSe)材料是一种新兴二维半导体材料,其具有二维材料中最高的载流子迁率之一、可广泛调节的带隙值、良好的延展性等优良性质,受到研究者的广泛关注,并在光电子和柔性光电子学等方面展现出良好的应用潜力。InSe具有独特的光学各向异性性质,其带边的跃迁偶极为平面外取向,使得其对垂直于平面的入射光不敏感,降低了少层InSe的光学性能。为了改善InSe的光学性能,研究者进行了大量相关研究。在本论文中,我们基于第一性原理计算的结果,从电子结构,光学跃迁,几何形貌等方面对InSe的光学性质调控问题开展了系统的理论研究,取得了以下研究成果:1.建立了弯曲InSe薄膜发光增强的理论模型。InSe光学性质具有强烈的各向异性,在非垂直于平面方向光致发光强度较强。通过弯曲InSe薄膜可以使入射光与薄膜夹角小于90°,从而增强其发光强度。通过计算和分析层状InSe的电子结构,我们发现被研究者忽略的在近带边第二条价带和导带底之间的跃迁B’在InSe发光强度增强过程中扮演重要角色。基于此发现,我们对弯曲InSe薄膜光致发光过程进行了理论建模和对其光吸收系数进行了精确计算,建立了弯曲InSe薄膜发光强度增强的理论模型,精确模拟了1到9层InSe薄膜在不同能量和角度入射光下的发光增强强度,为InSe的未来柔性光电子学应用提供了有价值的参考。2.建立了规则突起InSe薄膜发光增强的理论模型并解释了相关实验现象。通过将InSe薄膜覆盖在提前刻蚀好Si纳米柱的Si基底上,实验合作者在InSe薄膜上制得了规则的凸起,并在凸起上发现了强烈的发光增强现象。理论计算模拟基本排除了应力对发光增强现象的贡献。基于建立的光致发光模型,通过积分的方式,我们建立了InSe薄膜凸起发光增强理论模型,对InSe薄膜凸起处的发光增强现象做出了合理的解释,并对如何调控入射光能量以获得更大的发光增强做出了预测。
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