[發明專利]一種基于高吸收率的二維過渡金屬硫化物材料設計方法

有效

• 申請號: 202110183905.7
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112908426B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 崔苑苑;高彥峰;范煒
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G16C20/62
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本發明公開了一種基于高吸收率的二維過渡金屬硫化物材料的設計方法，具體包括以下步驟：S1、構建二維過渡金屬硫化物摻雜模型；S2、對所述二維過渡金屬硫化物摻雜模型的吸收率進行計算；S3、對計算結果進行分析與處理。本發明按照第一性原理的計算，它僅需要二維金屬硫化物材料體系的各元素的基本晶體結構信息，不需要其它額外參數，計算出體系的空間結構、電子狀態、總能量等信息；本發明通過計算揭示二維金屬硫化物摻雜的變化規律，能夠對實驗研究摻雜元素吸收率影響進行必要補充，還能為新材料的制備提供理論指導和設計依據；本發采用只需要計算機的實驗設備，不需要實驗原材料，大大降低實驗費用，且計算效率高、過程易控制。

技術領域

本發明屬于無機功能材料分析表征領域，特別是涉及一種基于高發射率的二維過渡金屬硫化物材料設計方法。

背景技術

二維金屬硫化物是一種新興的過渡金屬硫化物，由于本征熱發射性，因此在光熱調制材料中有廣范的應用前景。二維金屬硫化物與石墨烯結構類似，禁帶寬度約0.7eV，有很好的導電性，可應用于高吸收率結構的設計中。

設計高吸收率材料，摻雜是提高材料吸收率的有效方法，主要機理是通過摻雜元素代替原有晶格中的原子，致使晶格畸變，破壞晶格原有的周期性，促進晶格振動的吸收，同時晶粒尺寸，表面結構等也會對吸收率有影響。

因此，尋找一種高吸收率的二維過渡金屬硫化物材料成為研究人員關注的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于高吸收率的二維過渡金屬硫化物材料設計方法，揭示了二維金屬硫化物材料的吸收率與摻雜元素的相關性，通過第一性原理計算出材料的原子微結構和電子行為以及光學吸收譜，間接說明材料的吸收率高低，并為高吸收率材料在相關應用起到了積極作用。

為實現上述目的，本發明提出一種基于高吸收率的二維過渡金屬硫化物材料設計方法，具體包括以下步驟：

S1、構建二維過渡金屬硫化物摻雜模型；

S2、對所述二維過渡金屬硫化物摻雜模型的吸收率進行計算；

S3、對計算結果進行分析與處理。

優選地，所述步驟S1具體為：

S11、利用晶體結構可視化軟件構建二維過渡金屬硫化物超胞模型；

S12、借助所述材料晶體結構可視化軟件，將二維過渡金屬硫化物超胞模型轉換為三維原子坐標文件。

優選地，所述步驟S11具體為：

基于密度泛函的第一性原理，采用篩選方法對摻雜濃度進行篩選，得到二維過渡金屬硫化物摻雜模型，即二維過渡金屬硫化物超胞模型。

優選地，所述晶體結構可視化軟件采用的是Materials Studio軟件來進行模型構建。

優選地，所述步驟S2具體為：

S21、根據二維過渡金屬硫化物的特性，設置輸入文件，得到具有穩定結構的三維原子坐標文件；

S22、將所述穩定結構的三維原子坐標文件重命名并進行靜態自洽計算，得到具有電荷密度的數據文件；

S23、對所述數據文件的參數進行修改，并進行電子特性計算，得到材料的最優化結構；

S24、基于所述最優化結構，得到摻雜二維金屬硫化物的吸收率。

優選地，所述電子特性計算具體為：

步驟一、對摻雜的二維過渡金屬硫化物材料進行結構優化；

步驟二、對優化后的材料進行靜態自洽計算，生成電荷密度的數據文件；