三元准二维半导体材料的光电特性研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着城镇化和工业化的快速发展，能源匮乏和环境恶化逐渐成为威胁人类可持续发展的两大难题。其中，染料对环境产生的破坏尤为严重。在人类生活中，染料随处可见，并且被广泛应用于不同的技术领域。染料以及染料废水所产生的毒性、致癌性等危害严重威胁了人类的健康。因此，如何高效、绿色地处理染料废水一直是环保领域的一大挑战。半导体材料一直以来广泛应用于光催化技术，尤其是半导体纳米材料一直是研究的热点。

最近几十年以tio2为代表的光催化降解水体中的有机污染物的理论和应用受到了广泛关注，但是由于氧化物半导体的带隙较大，在可见光区域的吸收不是很理想严重阻碍了它的应用。为解决光催化量子产率低、太阳能利用效率低、和光催化剂的负载技术在保持高催化活性与保持特定的理化性能方面尚不成熟等问题，寻找其他可用的半导体材料来代替显得尤为重要。

2. 研究内容和预期目标

研究内容

（1）调研近10年三元准二维光电半导体材料，及其相应的研究和应用，寻找理论研究空缺的三元准二维光电半导体材料。

（2）针对找到的三元准二维光电半导体材料，对其进行结构优化和静态计算确保结果可靠收敛。

3. 研究的方法与步骤

研究方法

（1）量子力学和固体物理的基本理论和基本方法；

（2）第一性原理计算理论和方法；
第一性原理计算是一种基于密度泛函理论(dft)广泛用于物理、化学、生物、材料和电子等学科中的计算方法。密度泛函理论是一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法。

4. 参考文献

[1] zhang h, li w, zhang x, et al. quasi-2d bromide perovskitenanocrystals with narrow phase distribution prepared using ternary organiccations for sky-blue light-emitting diodes[j]. applied physics letters, 2021,118(8): 083302.

[2] huang h, lei y, bai l, et al. morphology-dependent quasi 2d/2dpoint-flat-plate ternary cds/mos₂/ws₂ heterojunctionwith improved visible photocatalytic degradation of tetracycline[j]. colloidsand surfaces a: physicochemical and engineering aspects, 2022: 130558.

[3] liang x x, hou j h. electron‐phonon coupling effects inquasi‐2d ternary mixed crystals of polar semiconductors[j]. physica statussolidi (c), 2004, 1(11): 2803-2807.

5. 计划与进度安排

(1) 2024-12-14～2024-01-19 复习量子力学和固体物理等基础课程，学习密度泛函理论的基本知识；

(2) 2024-01-20～2024-02-12 调研有关三元准二维光电半导体材料的相关文献资料，提出研究方案，完成开题报告。

(3) 2024-02-13～2024-03-13 学习晶体模型的建立方法；学习第一性原理计算软件包vasp的使用方法；用第一性原理方法计算传统三元半导体材料cuinse2、电子结构性质，包括，晶格结构、态密度、能带结构等，逐步掌握计算方法。