| 题名 | Cu_2ZnSnS_4表面钝化及Cu_(0.714)GaTe_2掺杂的第一性原理研究 |
| 作者 | 王小卡 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 汤富领 |
| 关键词 | 第一性原理计算 CZTS表面 态密度 原子吸附 表面态钝化 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 锌黄锡矿结构的Cu2Zn Sn S4（简称CZTS）作为P型半导体,因其低成本、具有优良的光电性质,用作太阳能电池光吸收层材料,受到研究者的广泛关注。CZTS基薄膜太阳能电池结构主要参考生产较成熟的Cu In Ga Se2（CIGS）太阳能电池:前电极|Zn O窗口层|Cd S缓冲层|CZTS吸光层|Mo背电极|玻璃。CZTS太阳能电池的转换效率不仅取决于各层材料的结构和性能,还取决于每层材料表面处理过程所带来的结构和性质的变化。半导体材料的表面往往存在表面态,表面态对于太阳能电池光生载流子的传输有负面影响。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统地研究了Cu2Zn Sn S4体相的晶格结构、能带、态密度,及表面重构和H、Cl和F原子在Cu2Zn Sn S4（112）表面上的吸附和表面态钝化机理。计算结果表明:表面重构出现在以金属原子Cu-Zn-Sn终止的Cu2Zn Sn S4（1-1-2-）表面上,并且表面重构使表面发生自钝化;当单个H、Cl或F原子吸附在S原子终止的Cu2Zn Sn S4（112）表面上时,相比于桥位（bridge）、六方密排（hcp）位和面心立方（fcc）位点,三种原子均在特定的顶位（top）吸附位点表现出最佳稳定性。当覆盖度为0.5 ML（表面吸附原子个数与原表面原子的个数比）时,无论H、Cl还是F原子,均在占据Cu2Zn Sn S4（112）表面的2个特定的顶位时具有最低的吸附能。以S原子终止的Cu2Zn Sn S4（112）表面在费米能级附近的电子态主要由价带顶部Cu-3d轨道和S-3p轨道电子贡献,此即该表面的表面态。当H、Cl或F原子在表面的覆盖度达0.5 ML时,费米能级附近的表面态降低,其中H原子钝化表面态的效果最佳,Cl原子的效果次之,F原子的效果最差。表面态降低的主要原因在于吸附原子从S原子获得电子致使表面Cu原子和S原子在费米能级处的态密度峰几乎完全消失。另外,黄铜矿半导体Cu0.72Ga Te2是一种新型的热电材料,具有固有的Cu空位缺陷,视为优选热电材料。本文利用第一性原理对Sb掺杂Cu0.714Ga Te2的能带和态密度的变化进行研究,发现掺杂浓度x=0.1、0.4时,Cu0.714Ga Sbx Te2带隙消失,表现出金属性质。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 59 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93599]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王小卡. Cu_2ZnSnS_4表面钝化及Cu_(0.714)GaTe_2掺杂的第一性原理研究[D]. 2018. |
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