【摘 要】
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二维材料由于其独特的结构特征和良好的物理性能,近年来已经成为研究热点。继石墨烯之后,越来越多的其它二维材料不断涌现。目前众多二维材料已经通过理论计算预测并在实验室成功合成,由于具有独特的电子性能及高的比表面积,其在物理学、材料科学及电子科学等领域均有广泛的应用前景。随着具有优异性能的III-V族化合物六方氮化硼和氮化镓的发现,二维III-V族化合物逐渐引起人们的关注。在光电子器件中,研究二维材料的
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二维材料由于其独特的结构特征和良好的物理性能,近年来已经成为研究热点。继石墨烯之后,越来越多的其它二维材料不断涌现。目前众多二维材料已经通过理论计算预测并在实验室成功合成,由于具有独特的电子性能及高的比表面积,其在物理学、材料科学及电子科学等领域均有广泛的应用前景。随着具有优异性能的III-V族化合物六方氮化硼和氮化镓的发现,二维III-V族化合物逐渐引起人们的关注。在光电子器件中,研究二维材料的光电子特性非常重要,对器件的应用也至关重要。本文基于第一性原理计算,对二维Ⅲ-Ⅴ族化合物、全氢吸附和vd W异质结构的光电性质进行了系统研究。1.系统分析了Ⅲ-Ⅴ族化合物(h-Al N、h-Al Sb、h-Ga N、h-Ga P、h-Ga As、h-In N、h-In P、h-In As、h-In Sb)的能带结构,详细研究了双轴应力对电学以及光学性质的影响,部分Ⅲ-Ⅴ族化合物在双轴应变的作用下由间接带隙转换为直接带隙。2.对本征Ⅲ-Ⅴ族化合物全氢化,分析了全氢化对带隙的影响,详细研究了双轴应变对全氢化Ⅲ-Ⅴ族化合物的带隙和光学吸收光谱的影响。结果表明Ⅲ-Ⅴ族化合物全氢化可以实现从间接带隙到直接带隙的转换。3.系统研究了MX(M=B,Al,Ga;X=N,P,As)及其氢化物的结构、声子谱和应变诱导的带隙变化,以及MX/MXH2vd W异质结构的结构、电子和光学性质。计算结果表明,BN/BNH2、Ga N/Ga NH2、Ga P/Ga PH2和Ga As/Ga As H2具有II型排列特性,有利于光电子与空穴的有效分离。此外,Ga P/Ga PH2和Ga As/Ga As H2的光谱显示可见光与近红外光的吸收增强,这意味着这两种异质结具有非常好的光伏性能。
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