铅卤钙钛矿表面的第一性原理研究开题报告

 2024-07-04 10:07

1. 本选题研究的目的及意义

近年来,以ch3nh3pbi3为代表的有机-无机杂化铅卤钙钛矿材料因其优异的光电特性,例如高的光吸收系数、长的载流子寿命和扩散长度等,在太阳能电池领域引起了广泛关注,并展现出巨大的应用潜力。

理解和调控钙钛矿材料的表面性质对于进一步提高其性能和稳定性至关重要,因为材料表面是与外部环境相互作用的关键区域,其性质会显著影响器件的光电转换效率、稳定性和寿命等关键性能指标。

本研究旨在利用第一性原理计算方法,深入研究铅卤钙钛矿材料的表面性质,为设计高效稳定的钙钛矿太阳能电池提供理论指导。

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2. 本选题国内外研究状况综述

铅卤钙钛矿材料作为一种新型的光电材料,近年来受到了国内外研究人员的广泛关注。

在铅卤钙钛矿材料的表面研究方面,国内外学者已经开展了大量的研究工作,并取得了一系列重要的成果。

1. 国内研究现状

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3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本论文将以铅卤钙钛矿材料为研究对象,利用第一性原理计算方法,系统研究其表面结构、电子结构、稳定性以及吸附性质等关键科学问题。

具体研究内容包括以下几个方面:(1)铅卤钙钛矿材料表面结构和稳定性的研究:构建不同晶面取向的铅卤钙钛矿材料表面模型,通过计算比较其表面能,确定最稳定的表面结构。

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4. 研究的方法与步骤

本研究将采用基于密度泛函理论(dft)的第一性原理计算方法,结合相关软件和工具进行模拟和分析。


首先,通过materialsstudio软件构建不同晶面取向的铅卤钙钛矿材料表面模型,并进行结构优化,得到稳定的表面结构。

在计算过程中,将采用平面波基组展开电子波函数,并使用赝势来描述离子实与价电子之间的相互作用。

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5. 研究的创新点

本研究的创新点在于:(1)通过构建不同晶面取向的铅卤钙钛矿材料表面模型,系统研究了表面结构和稳定性之间的关系,并揭示了表面重构的机制及其对材料性能的影响。

(2)结合第一性原理计算和实验结果,深入分析了铅卤钙钛矿材料表面的电子结构,阐明了表面态的形成机制及其对材料光电性质的影响。

(3)研究了不同类型分子在铅卤钙钛矿材料表面的吸附行为,揭示了吸附机制以及吸附对材料稳定性和性能的影响,为开发新型界面材料、优化器件结构提供了参考。

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6. 计划与进度安排

第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲

第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文

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7. 参考文献(20个中文5个英文)

[1] 黄方,韩礼元,梁军,等.全无机cspbibr2钙钛矿太阳能电池研究进展[j].材料导报,2021,35(17):17443-17451.

[2] 孙略,王世敏,陈时洪,等.二维ruddlesden-popper钙钛矿材料的结构设计及其光电性能[j].无机材料学报,2022,37(1):1-14.

[3] 巩龙辉,乔睿,叶轩立.二维钙钛矿材料在太阳能电池中的应用[j].材料工程,2021,49(12):113-121.

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