[發明專利]一種環境氣體分子插層調節范德華異質結光電轉化性質的預測方法在審
| 申請號： | 202310520932.8 | 申請日： | 2023-05-10 |
| 公開（公告）號： | CN116564433A | 公開（公告）日： | 2023-08-08 |
| 發明（設計）人： | 高峻峰;張艷雪;常遠 | 申請（專利權）人： | 大連理工大學 |
| 主分類號： | G16C20/30 | 分類號： | G16C20/30;G16C60/00;G16C10/00;G16C20/70 |
| 代理公司： | 北京高沃律師事務所 11569 | 代理人： | 霍苗 |
| 地址： | 116081 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 環境 氣體 分子 調節 范德華異質結 光電 轉化 性質 預測 方法 | ||
1.一種環境氣體分子插層對范德華異質結光電轉化性質影響的預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)采用第一單層二維材料原胞和第二單層二維材料原胞沿著垂直二維材料表面的方向堆疊構建范德華異質結原胞；將所述范德華異質結原胞進行擴胞，得到范德華異質結超胞模型；
(2)在所述范德華異質結超胞模型中的多個不等效位點插層環境氣體分子，得到不同插層位點的分子插層范德華異質結模型；對所述不同插層位點的插層范德華異質結模型進行結構優化，對優化后的不同插層位點的插層范德華異質結模型進行能量統計，將能量最低的插層范德華異質結模型作為基態環境氣體分子插層范德華異質結模型；
(3)對所述基態環境氣體分子插層范德華異質結模型進行差分電荷密度分析，獲得不同環境氣體分子插層對范德華異質結的層間耦合的影響；對范德華異質結超胞模型和基態環境氣體分子插層范德華異質結模型進行投影態密度分析，獲得不同環境氣體分子插層對范德華異質結的帶隙和能帶排列的影響；
(4)采用NVE系綜分別對范德華異質結超胞模型和基態環境氣體分子插層范德華異質結模型進行分子動力學軌跡模擬，采用含時密度泛函方法對范德華異質結超胞模型和基態環境氣體分子插層范德華異質結模型進行載流子動力學分析，獲得不同環境氣體分子插層對范德華異質結的載流子動力學的影響；
(5)對所述基態環境氣體分子插層范德華異質結模型進行非絕熱耦合平均值分析，獲得不同環境氣體分子插層對范德華異質結的非絕熱耦合平均值的影響；
所述步驟(3)和步驟(4)之間沒有時間順序的限定。
2.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，第一單層二維材料原胞為單層WSe2原胞，所述第二單層二維材料原胞為單層WS2原胞；所述環境氣體分子包括O2和/或氣態H2O。
3.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，所述步驟(4)中，進行所述分子動力學軌跡模擬之前，還包括：采用AIMD方法分別對范德華異質結超胞模型和基態環境氣體分子插層范德華異質結模型進行預熱；所述預熱的溫度為300K。
4.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，所述范德華異質結超胞的晶格長度
5.根據權利要求1或4所述的預測方法，其特征在于，所述范德華異質結超胞模型的構建方法包括以下步驟：
將所述第一單層二維材料原胞和第二單層二維材料原胞采用C7堆疊，得到范德華異質結原胞；
將所述范德華異質結原胞采用周期性邊界條件進行擴胞，得到所述范德華異質結超胞。
6.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，所述不等效位點包括層間橋位、層間空位和頂端位置中的一種或多種。
7.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，所述能量統計包括統計優化后的不同插層位點的插層范德華異質結模型的層間距、統計插層的環境氣體分子的鍵長和/或鍵角。
8.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，所述載流子動力學包括電子和空穴的分離和復合；所述電子和空穴的分離包括電子的轉移和空穴的轉移。
9.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，所述步驟(2)中的結構優化和所述能量統計以及所述步驟(3)中的差分電荷密度分析和所述投影態密度分析均采用范德華修正。
10.根據權利要求1或9所述的預測方法，其特征在于，所述步驟(2)中的結構優化和所述能量統計以及所述步驟(3)中的差分電荷密度分析和所述投影態密度分析均采用VASP6.3.0軟件包；截斷能設置為500eV，能量收斂標準為：模型結構能量變化的范圍＜10-5eV，原子受力變化
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