W18O49能带结构的第一性原理研究开题报告

1. 研究目的与意义

目前世界能源 80%来源于石油、煤炭、天然气等不可再生的化石能源，6%来源于具有安全隐患的核能，自然能源（包括太阳能）仅占 0.2%。化石能源日益枯竭，核电站事故引起人们对核能安全性的忧虑，高效利用太阳能是解决能源危机和环境问题的最佳途径。太阳能电池将太阳能直接转变为电能，是最有发展前景的可再生能源技术,目前最重要的挑战是如何提高太阳能电池效率。传统单结太阳能电池效率受 s-q 效率极限（shockley-queisser limit ）限制，能量损耗主要与以下因素有关：（1）太阳能电池材料本身的带隙。（2）电子-空穴对的复合。（3）黑体辐射。由于这些能量损耗， 单结太阳能电池效率不能超过 33.7%（非聚光条件下）。

一个来自丹麦和瑞士的联合研究团队已经证明，单根纳米线可聚集的太阳光强度能达到普通光照强度的15倍，这一令人惊讶的研究成果在开发以纳米线为基础的新型高效太阳能电池方面潜力巨大，有可能使太阳能转换极限得以提高。

在各种非理想配比的wox(x=2.62-3)中，w₁₈o₄₉有最多的氧空位，其结构非常特殊，引起了研究人员的广泛兴趣。w₁₈o₄₉在[010]方向有很强的各向异性生长行为，该特征很容易形成一维w₁₈o₄₉纳米线或纳米条带。

2. 研究内容和预期目标

（1） 应用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法，采用pbe交换关联势对晶体结构及原子位置进行弛豫，确定w₁₈o₄₉的基态结构。

（2） 在基态结构基础上，采用hse06杂化泛函方法计算w₁₈o₄₉的能带结构，分析其能带特征。

（3） 进一步计算其态密度，探究其价带和导带特性主要由哪些原子影响。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

拟采用的研究方法是第一性原理方法。

研究步骤如下：

4. 参考文献

[1]. j. jung and d. kim, w₁₈o₄₉nanowires assembled on carbon felt for application to supercapacitors [j]. applied surface science, 2018, 433: 750-755.

[2]. t. kunyapat, n. wang and l. c. lem, lanthanide-dopedw₁₈o₄₉nanowires: synthesis, structure and optical properties [j]. materials letters, 2018, 214: 232-235.

[3]. z. zhang and l. sheng, atomic-scale observation of pressure-dependent reduction dynamics ofw₁₈o₄₉nanowires using environmental tem [j]. physical chemistry chemical physics, 2017, 19 (25): 16307-16311.

5. 计划与进度安排

复习固体理论和量子力学方面的有关知识；学习基本的linux命令；学习用vesta软件作晶体结构图；学习vasp软件的应用，学习如何建立输入文件，如何用vasp计算电子结构，如何从输出文件中获取需要的数据，并用origin作态密度图。

(2) 2022-03-11～2022-03-18

调研有关w₁₈o₄₉各种文献资料，提出研究方案，完成开题报告，教师完成开题报告审核。