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理论计算干货:Materials Studio中构建异质结
异质结是半导体领域的重要概念,在半导体器件、光电催化、电池材料经常会碰到复合材料 —— 异质结,由两种不同的半导体单晶材料组成,具有一系列不同单一半导体的特性,例如:整流性、光伏性、光波导效应。异质结催化材料与传统单相催化材料固有的能带结构相比,构建异质结不仅能调控材料的光照吸收阈值,还可以通过调控能带结构实现光生载流子的快速分离,降低电子空穴的复合程度等优点。本期小编主要介绍在 Materials Studio 中构建异质结。
我们在 Materials Studio 中构建两种材料晶格失配率较小的 ZnSe/Ge 异质结,如图1,两者的晶格矢量方向一致,两者的晶胞参数的失配率为 1.5 %,满足要求,不用扩胞或者旋转,
图4 为两种材料的具体晶格参数,两者的匹配度较低,未进行扩胞之前的失配率高达51.8%,因此不能直接构建异质结。将石墨烯的单胞扩大到两倍之后(如图5),两者的失配率为 3.76 %,可以选择构建异质结。构建的具体过程如图5,使用MS构建
的过程与上个体系相同,唯一的差别在于生成的晶格矢量匹配到BN的晶格矢量,如图6,一般对于表面负载石墨烯的体系来说,表面单层的石墨烯不会影响体相的晶格
10。接着构建 g-C3N4/TiO2 的异质结,在 build-build layers-Matching 中查看匹配程度。从图11 中可以得到每个矢的量失配率,a 矢量是 8.88 %,b 矢量是4.21 %,角度是 4.21 %。对于二维单层材料的可塑性很好,所以总体的晶格矢量选择匹配 TiO2(100)晶面的
晶格矢量。之后需要在c 方向上加上 15Å 的真空层,这样就得到了我们需要进行计算的异质结模型。
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