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异质结电荷转移的密度矩阵理论近似研究

王鹿霞 常凯楠

异质结电荷转移的密度矩阵理论近似研究

王鹿霞, 常凯楠
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  • 分子半导体组成的异质结构是染料敏化太阳能电池的主要部分,电荷转移效率的提高是太阳能转换效率的关键. 在金属纳米粒子与染料分子和半导体TiO2 组成的系统中,考虑半导体的晶格结构、电子波函数在晶格边界的反射及金属纳米粒子中的等离激元效应,应用密度矩阵理论研究在光激发分子作用下电荷从分子转移到半导体晶格的动力学过程,采用密度矩阵和波函数相结合的处理方案研究了分子半导体电荷转移过程中的等离激元效应. 研究发现金属钠米粒子激发所产生的等离激元可以使电荷从分子到半导体的转移效率提高3个数量级,是提高电荷转移效率的有效手段,且密度矩阵理论与波函数相结合的方法使得计算分子与15 nm尺度的半导体纳米晶体间的电荷转移成为可能,理论分析了表面等离激元的增益作用对电荷转移的影响.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11174029)和中央高校基本科研业务费资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-02-03
  • 修回日期:  2014-03-21
  • 刊出日期:  2014-07-05

异质结电荷转移的密度矩阵理论近似研究

  • 1. 北京科技大学数理学院物理系, 北京 100083
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11174029)和中央高校基本科研业务费资助的课题.

摘要: 分子半导体组成的异质结构是染料敏化太阳能电池的主要部分,电荷转移效率的提高是太阳能转换效率的关键. 在金属纳米粒子与染料分子和半导体TiO2 组成的系统中,考虑半导体的晶格结构、电子波函数在晶格边界的反射及金属纳米粒子中的等离激元效应,应用密度矩阵理论研究在光激发分子作用下电荷从分子转移到半导体晶格的动力学过程,采用密度矩阵和波函数相结合的处理方案研究了分子半导体电荷转移过程中的等离激元效应. 研究发现金属钠米粒子激发所产生的等离激元可以使电荷从分子到半导体的转移效率提高3个数量级,是提高电荷转移效率的有效手段,且密度矩阵理论与波函数相结合的方法使得计算分子与15 nm尺度的半导体纳米晶体间的电荷转移成为可能,理论分析了表面等离激元的增益作用对电荷转移的影响.

English Abstract

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