【摘 要】
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In Se拥有优秀的光电性能,在光电器件、光催化和光吸收等领域具有广阔的应用前景。本工作采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了单层In2Se2和In2Se3的电子结构、光吸收性质,构建的In2Se2/In2Se3范德华异质结具有优良的光吸收性能。所得主要结论如下:一、In2Se2和In2Se3两种单层结构,计算电子结构发现两种结构都具有间接带隙半导体的特性,两种单层结构带隙值分别为1.487
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In Se拥有优秀的光电性能,在光电器件、光催化和光吸收等领域具有广阔的应用前景。本工作采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了单层In2Se2和In2Se3的电子结构、光吸收性质,构建的In2Se2/In2Se3范德华异质结具有优良的光吸收性能。所得主要结论如下:一、In2Se2和In2Se3两种单层结构,计算电子结构发现两种结构都具有间接带隙半导体的特性,两种单层结构带隙值分别为1.487 e V和0.351 e V,计算光吸收谱发现两种结构光吸收率分别在3.857e V和4.200e V处达到2.235(10~5cm-1)和2.453(10~5cm-1)。二、构建了α-In2Se2/In2Se3、β-In2Se2/In2Se3、γ-In2Se2/In2Se3、δ-In2Se2/In2Se3和ε-In2Se2/In2Se3五种范德华异质结。电输运性质和光吸收性质的研究结果表明:γ-In2Se2/In2Se3异质结具有最高的空穴迁移率45.976 m~2V-1s-1,β-In2Se2/In2Se3异质结具有最高的电子迁移率11.600 m~2V-1s-1;五种异质结具有很好的光吸收性质,光吸收谱峰值都超过了3.000(10~5cm-1),其中ε-In2Se2/In2Se3异质结在紫外光区4.384e V处出现了高达3.555(10~5cm-1)的强吸收峰。三、构建了五种In2Se2/In2Se3异质结的缺陷结构,并研究了氢在五种范德华异质结和相应缺陷结构上的吸附性质。结果表明:β-In2Se2/In2Se3异质结的Se原子缺陷结构(ΔGH*=-0.106 e V)和δ-In2Se2/In2Se3异质结的In原子缺陷结构(ΔGH*=-0.093 e V)均具有良好的催化活性,可作为光吸收和光催化剂的潜在候选者。
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