1. 研究目的与意义
研究背景：
传统化石能源的逐渐枯竭和全球环境污染问题的日益严重,迫使人们不断寻求节能新材料和新的、可持续的、可再生的绿色能源。wo3是一种非常典型的过渡金属氧化物半导体材料,因其价态的多样性和价电子构型的独特性而表现出特殊的光学、电学、力学性能,在电致变色、光催化、气体传感器、超级电容器以及太阳能电池等等领域的应用显示出了极为优异的性能,对未来作为节能材料和利用清洁能源（太阳能）方面具有非常广阔的发展和应用前景。其中六角wo3是亚稳态的，在不同的水热合成条件下能隙值在2.17-2.75 ev之间。目前通过外来离子的替位掺杂来调控wo3的晶体结构和电子结构已经被广泛研究，由于外来掺杂离子的引入，替位掺杂在改变结构体系电荷的同时，进一步改变wo3物理化学性质。本课题拟从理论上系统研究不引入外来元素情形下，单纯的载流子掺杂对六角wo3的电子结构的影响。
研究目的：
2. 研究内容和预期目标
研究内容：
研究不引入外来元素情形下，单纯的载流子掺杂对六角wo3的电子结构的影响。用基于密度泛函理论（dft）的第一性原理方法，优化晶胞几何结构参数，从理论上预测不同浓度载流子掺杂对六角wo3电子结构的影响，结合态密度与能带的变化趋势，探讨变化机理。
预期目标：
3. 研究的方法与步骤
研究方法：
拟采用基于密度泛函理论(dft)的第一性原理方法从理论上预测其影响。
研究步骤：
4. 参考文献
| [1].F.Mehmood, R. Pachter, N. R. Murphy, W. E. Johnson, and C. V. Ramana, Effect ofoxygen vacancies on the electronic and optical properties of tungsten oxidefrom first principles calculations [J]. Journal of Applied Physics, 2016,120(23): 233105. [2].F. Wang,C. Di Valentin, and G. Pacchioni, Electronic and Structural Properties of WO3:A Systematic Hybrid DFT Study [J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2011,115(16): 8345-8353. [3].W. Wang,A. Janotti, and C. G. V. de Walle, Phase transformations upon doping in WO3[J]. The Journal of Chemical Physics, 2017, 146(21): 214504. [4].M.Gerosa, C. E. Bottani, L. Caramella, G. Onida, C. Di Valentin, and G.Pacchioni, Phase transformations upon doping in WO3[J].Phys. Rev. B, 2015, 91(15):155201. [5].M. B.Johansson, B. Zietz, G. A. Niklasson, and L. Osterlund, Optical properties ofnanocrystalline WO3and WO3-xthin filmsprepared by DC magnetron sputtering [J]. Journal of Applied Physics, 2014,115(21): 213510. [6].P. P.Gonz alez-Borrero, F. Sato, A. N. Medina, M. L. Baesso, A. C. Bento, G. Baldissera,C. Persson, G. A. Niklasson, C. G. Granqvist, and A. F. da Silva, Opticalband-gap determination of nanostructured film [J]. Applied Physics Letters,2010, 96(6): 061909. [7].R.Sivakumar, R. Gopalakrishnan, M. Jayachandran, and C. Sanjeeviraja, Preparationand characterization of electron beam evaporated WO3thinfilms [J]. Optical Materials, 2007, 29(6): 679-687. |
5. 计划与进度安排
| (1)2022-12-12～2022-03-03 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)2022-03-04～2022-03-10 调研最新的关于六角WO3的晶体结构及电子结构的文献资料，以及掺杂影响过渡金属氧化物性质的机理，提出研究方案，完成开题报告，教师完成开题报告审核。 (3)2022-03-11～2022-04-24 用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法，优化晶胞几何结构参数，从理论上预测不同浓度载流子掺杂对六角WO3电子结构的影响，结合态密度与能带的变化趋势，探讨变化机理。 (4)2022-04-25～2022-05-15 撰写、修改毕业论文，完成论文初稿。 (5)2022-05-16～2022-06-07 与指导教师讨论修改论文内容及格式，定稿。 (6)2022-06-08～2022-06-14 请其他教师评阅、准备答辩ppt、进行预答辩、答辩。
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