【摘 要】
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通过范德瓦尔斯（van-der-Walls,缩写vd W）相互作用集成不同维度的材料形成异质结是设计材料新方法。目前关于异质结的设计大多集中在二维与二维材料之间,而不同维度材料之间的vd W集成的异质结还有待深入研究。由于集成了不同维度的限域效应,由它们形成的异质结往往能表现出优异的光电性能。本文在范德瓦尔斯相互作用基础上,考虑了一维碳纳米管（CNT）与二维硒化锗（GeSe）构成的一维（1D）/二
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通过范德瓦尔斯（van-der-Walls,缩写vd W）相互作用集成不同维度的材料形成异质结是设计材料新方法。目前关于异质结的设计大多集中在二维与二维材料之间,而不同维度材料之间的vd W集成的异质结还有待深入研究。由于集成了不同维度的限域效应,由它们形成的异质结往往能表现出优异的光电性能。本文在范德瓦尔斯相互作用基础上,考虑了一维碳纳米管（CNT）与二维硒化锗（GeSe）构成的一维（1D）/二维（2D）纳米异质结设计,通过第一性原理开展了不同直径碳纳米管的结构、电子和光吸收特性计算。从物理建模和理论计算的角度研究当前热点二维材料GeSe与近年来受广泛关注的一维碳纳米管材料的结合,探究它们结合形成异质结的稳定性以及异质结的电子、光学性质。获得的结论主要有以下几个方面:（1）搭建了二维GeSe与一系列锯齿形（n,0）CNT（n=5-11）的复合结构,从结合能的角度来考虑结构的稳定性。其结合能都为负值,表明我们所建立的模型具有的稳定性。并计算了其界面的电荷转移情况,发现电荷都是由GeSe向碳纳米管转移。（2）计算了异质结构的电子性质,分析了异质结的能带与态密度。发现（n,0）CNT/GeSe（n=5-7）异质结表现出金属性,而（n,0）CNT/GeSe（n=8-11）异质结呈现出半导体性。其原因是因为不同管径的碳纳米管的能带结构不同导致了其与二维GeSe的异质结构的能带结构的变化。（3）计算了异质结构的光吸收系数以及光电转化效率。二维GeSe本身在光吸收性能上有着优异表现,我们发现（n,0）CNT/GeSe（n=8-11）异质结构的光吸收显著增强,特别是在紫外和红外区域,光吸收系数能达到105cm-1数量级。根据Scharber的理论模型计算,发现（11,0）CNT/GeSe异质结的光电转化效率可达17.29%,可以与双层磷烯/Mo S2异质结的PCE（16-18%）相媲美。在光伏器件中具有潜在的应用前景。
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