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硫化锡电子结构和光学性质的量子尺寸效应

吴琼 刘俊 董前民 刘阳 梁培 舒海波

硫化锡电子结构和光学性质的量子尺寸效应

吴琼, 刘俊, 董前民, 刘阳, 梁培, 舒海波
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  • 基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了硫化锡(SnS)晶体、纳米单层及多层的结构稳定性、电子结构和光学性质. 结果表明:由于相对弱的层间范德瓦尔斯力作用,SnS单层纳米片可以像石墨烯等二维材料一样从块体中剥离出来;受制于量子尺寸效应和层间相互作用的影响,SnS的结构稳定性随层数减少而逐渐减弱,其带隙随层数减少而逐渐增大;由于材料的本征激发和吸收取决于电子结构,因此改变SnS材料的层数可以到达调控其光学性质的目的;SnS块体和纳米结构的主要光学吸收峰起源于Sn-5s,5p和S-2p轨道之间的电子跃迁;并且从块体到单层纳米结构,SnS 的光学吸收峰出现明显的蓝移. 本文的研究将有助于SnS材料在太阳能电池领域的应用.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61006051,61177050)、浙江省大学生科技创新活动计划(批准号:2013R409016)和浙江省科技厅公益技术应用研究(批准号:2013C31068)资助的课题.
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计量
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-05
  • 修回日期:  2013-11-29
  • 刊出日期:  2014-03-05

硫化锡电子结构和光学性质的量子尺寸效应

  • 1. 中国计量学院光学与电子科技学院, 杭州 310018
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61006051,61177050)、浙江省大学生科技创新活动计划(批准号:2013R409016)和浙江省科技厅公益技术应用研究(批准号:2013C31068)资助的课题.

摘要: 基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了硫化锡(SnS)晶体、纳米单层及多层的结构稳定性、电子结构和光学性质. 结果表明:由于相对弱的层间范德瓦尔斯力作用,SnS单层纳米片可以像石墨烯等二维材料一样从块体中剥离出来;受制于量子尺寸效应和层间相互作用的影响,SnS的结构稳定性随层数减少而逐渐减弱,其带隙随层数减少而逐渐增大;由于材料的本征激发和吸收取决于电子结构,因此改变SnS材料的层数可以到达调控其光学性质的目的;SnS块体和纳米结构的主要光学吸收峰起源于Sn-5s,5p和S-2p轨道之间的电子跃迁;并且从块体到单层纳米结构,SnS 的光学吸收峰出现明显的蓝移. 本文的研究将有助于SnS材料在太阳能电池领域的应用.

English Abstract

参考文献 (33)

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