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1、理學(xué)碩士學(xué)位論文單層ZnO的光學(xué)和吸附性能研究孫丹哈爾濱理工大學(xué)2018年3月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào):O469理學(xué)碩士學(xué)位論文單層ZnO的光學(xué)和吸附性能研究碩士研究生：孫丹導(dǎo)師：譚昌龍教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：理學(xué)碩士學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：物理學(xué)所在單位：理學(xué)院答辯日期：2018年3月授予學(xué)位單位：哈爾濱理工大學(xué)ClassifiedIndex:O469DissertationfortheMasterDegreeinScienceTheoreticalStudyonOpticalandAdsorptionpropertiesofZnOMonolayerCandidate：SunDanSupervis
2、or：Prof.TanChanglongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PhysicsDateofOralExamination：March,2018University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文《單層ZnO的光學(xué)和吸附性能研究》，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在哈爾濱理工大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。據(jù)本人所知，論文中除已注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。
3、對(duì)本文研究工作做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū)《單層ZnO的光學(xué)和吸附性能研究》系本人在哈爾濱理工大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的碩士學(xué)位論文。本論文的研究成果歸哈爾濱理工大學(xué)所有，本論文的研究?jī)?nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解哈爾濱理工大學(xué)關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門(mén)提交論文和電子版本，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)哈爾濱理工大學(xué)可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。本學(xué)位論文屬于保密，在2
4、年解密后適用授權(quán)書(shū)。不保密?。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打√）作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日哈爾濱理工大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文單層ZnO的光學(xué)和吸附性能研究摘要自石墨烯被發(fā)現(xiàn)后，二維材料進(jìn)入人們的視線。隨著對(duì)二維材料的研究，相比于三維材料，二維材料的結(jié)構(gòu)差異使其具有很多獨(dú)特的優(yōu)異性能，繼而被廣泛關(guān)注。目前，隨著透明導(dǎo)電薄膜的發(fā)展，擁有高的可見(jiàn)光透射率和導(dǎo)電性是十分重要的。由于尺寸效應(yīng)，新型的單層ZnO擁有更加獨(dú)特的性能，包含透射率增加，光學(xué)帶隙增大等。通過(guò)摻雜和吸附可以改變單層ZnO的結(jié)構(gòu)和性能，調(diào)節(jié)材料的導(dǎo)電性，使得單層ZnO具有很大的前景被應(yīng)用于透明電極材料和傳感
5、器。本文采用密度泛函方法（DFT）對(duì)單層ZnO和摻雜金屬元素（Al、Ga和In）的單層ZnO進(jìn)行第一性原理研究。通過(guò)對(duì)摻雜后體系的結(jié)構(gòu)，電學(xué)性能，光學(xué)性能和吸附性能進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，進(jìn)一步探索金屬元素?fù)诫s后結(jié)構(gòu)和性能的影響，并從電子層次上揭示摻雜作用的微觀機(jī)理。摻雜Al的單層ZnO的帶隙大于本征單層ZnO的帶隙，光學(xué)透光率增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。同時(shí)，與摻雜Al的ZnO體結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，Al摻雜單層ZnO材料的透光性增強(qiáng)，并具有很高的導(dǎo)電性。這些特征使得摻雜Al的ZnO單層材料可作為一種更具有前景的透明導(dǎo)電薄膜，應(yīng)用于光電器件。在此基礎(chǔ)上，對(duì)同一主族的金屬元素（Al,Ga和In
6、）摻雜單層ZnO進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)分析后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Al、Ga和In的摻雜濃度低于12.5at.%時(shí)，在可見(jiàn)光區(qū)域和紫外區(qū)域的平均透射率能達(dá)到99%。同時(shí)，摻雜后單層ZnO的導(dǎo)電性增強(qiáng)。特別地，在相同的條件下，低濃度的In摻雜單層ZnO具有更高導(dǎo)電性,在透明電極領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。此外，對(duì)單層ZnO的吸附性能進(jìn)行研究。二維材料由于具有特殊的結(jié)構(gòu)特性，能夠作為很好的氣體傳感器。研究表明CO分子能夠吸附在Al、Ga和In摻雜的單層ZnO表面。Al、Ga和In摻雜的單層ZnO在CO吸附后，帶隙變小，引入雜質(zhì)能級(jí)，增強(qiáng)單層ZnO和吸附氣體之間的相互作用，并在導(dǎo)帶底附近產(chǎn)生淺施主態(tài)，載流子濃
7、度增加，光學(xué)性能發(fā)生改變。關(guān)鍵詞：?jiǎn)螌覼nO；光學(xué)性能；電學(xué)性能；第一性原理計(jì)算；密度泛函理論–I–哈爾濱理工大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文TheoreticalStudyonOpticalandAdsorptionPropertiesofZnOMonolayerAbstractThediscoveryoftwo-dimensinal(2D)graphenehasledtotheintenseinterestinotherpotential2Dmaterialswithnovelproperties.Withthedevelopment
