[發明專利]一種過渡金屬硫化物非線性光學性質的調控方法及裝置

在審

• 申請號: 202010735168.2
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111883218A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 李興冀;李偉奇;楊劍群;應濤;魏亞東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 段守富

本發明提供了一種過渡金屬硫化物非線性光學性質的調控方法及裝置，方法包括：將過渡金屬硫化物結構中的一個原子替換為標定原子，獲得新的原子晶格；優化新的原子晶格的晶格參數，獲得優化后的晶格參數；根據優化后的晶格參數依次進行自洽計算和非自洽計算，獲得預處理后的晶格參數，根據預處理后的晶格參數確定電子帶隙；根據預處理后的晶格參數進行非自洽計算，獲得波函數，根據波函數進行GW?BSE計算，獲得光學帶隙；根據光學帶隙和電子帶隙確定帶隙差，根據帶隙差確定修正參數；根據修正參數和控制參數進行模擬，獲得多個二階非線性非零響應光譜。本申請的技術方案，提高了過渡金屬硫化物的非線性光學性質，降低了計算模擬過程的復雜度。

技術領域

本發明涉及模擬計算技術領域，具體而言，涉及一種過渡金屬硫化物非線性光學性質的調控方法及裝置。

背景技術

二維材料因其具備原子層級的厚度和出色的材料性能，是材料領域近年來炙手可熱的研究熱點。其中，過渡金屬硫化物因其具有高度的可集成性、光學帶隙和激子效應，被廣泛應用于制造光催化劑、紅外光電探測器、非線性光學信息處理器件和發光二極管等元器件。過渡金屬硫化物中，電子庫侖屏蔽作用會隨著電子非周期方向的距離增加所減弱，使得過渡金屬硫化物具有高度的可調性。

一方面，由于過渡金屬硫化物的面內中心對稱破缺，其中H相的過渡金屬硫化物具備面內中心反演對稱破缺，因此過渡金屬硫化物存在偶數階非線性響應，由于面外對稱性的存在，使得面外偶數階非線性光學響應為零，降低了過渡金屬硫化物的非線性光學性質。另一方面，目前常采用基于PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof，交換相關泛函)的DFT(Densityfunctional theory，密度泛函理論)等方法來計算模擬過渡金屬硫化物的光學性質，但是現有的計算模擬方法在計算過渡金屬硫化物的帶隙和帶隙差時，過程比較復雜，計算量較大。

發明內容

本發明解決的問題是如何提高過渡金屬硫化物的非線性光學性質，并降低計算帶隙時的復雜度。

為解決上述問題，本發明提供一種過渡金屬硫化物非線性光學性質的調控方法及裝置。

第一方面，本發明提供了一種過渡金屬硫化物非線性光學性質的調控方法，包括：

將過渡金屬硫化物結構中的一個原子替換為標定原子，獲得新的原子晶格。

對所述新的原子晶格的晶格參數進行優化，獲得優化后的晶格參數。

根據所述優化后的晶格參數依次進行自洽計算和非自洽計算，獲得預處理后的晶格參數，并根據所述預處理后的晶格參數確定電子帶隙。

根據所述預處理后的晶格參數進行非自洽計算，獲得波函數，并根據所述波函數進行GW-BSE(多體格林函數的微擾論-Bethe-Salpeter方程)計算，獲得光學帶隙。

根據所述光學帶隙和所述電子帶隙確定帶隙差，并根據所述帶隙差確定修正參數。

根據所述修正參數和預設的控制參數進行模擬，獲得所述過渡金屬硫化物的多個二階非線性非零響應光譜。

第二方面，本發明提供了一種過渡金屬硫化物非線性光學性質的調控裝置，包括：

替換模塊，用于將過渡金屬硫化物結構中的一個原子替換為標定原子，獲得新的原子晶格。

優化模塊，用于對所述新的原子晶格的晶格參數進行優化，獲得優化后的晶格參數。

第一處理模塊，用于根據所述優化后的晶格依次進行自洽計算和非自洽計算，獲得預處理后的晶格參數，根據所述預處理后的晶格參數確定電子帶隙。

第二處理模塊，用于根據所述預處理后的晶格參數進行非自洽計算，獲得波函數，并根據所述波函數進行GW-BSE計算，獲得光學帶隙。