铜基半导体材料第一性原理计算方法研究
摘 要因具有优良的光吸收性能，一些铜基半导体材料已经作为光伏电池的吸光材料，被广泛应用。众多的铜基半导体材料已经被发现，具有更高效率和更低成本的新体系正在被不断地合成出来。由于Cu的d电子态的存在，使得对这些材料的电子特性的准确理解受到阻碍。对于窄带隙体系，LDA方法常常给出错误的电子性质。直接应用modified Becke-Johnson（mBJ）方法，因为对d电子态的强局域性处理不足，仍然面对着很大的困难。本文将采用一个基于第一性原理，可靠而有效的计算方法，对铜基半导体材料的性质进行研究，即mBJ+ U方法。然后，进一步研究这些材料在热电能量转换和光伏发电方面的应用。本文主要是根据带隙值、能带匹配关系和光吸收性质来判断半导体材料是否为高性能的吸光材料体系。
目 录
摘要...I
ABSTRACT....II
目 录…………………………………………….……………………….III
第1章 绪论....1
1.1研究背景....................................................................................................................1
1.2研究目的和意义........................................................................................................1
1.3国内外研究现状........................................................................................................3
1.4本论文的主要研究内容............................................................................................5
第2章 研究方法介绍........7
2.1第一性原理......................
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
..........................................................................................7
2.2 GW准粒子近似.......................................................................................................10
2.3 LDA+U近似与U值的理论计算............................................................................11
2.4 modified BeckeJohnson potential（mBJ）泛函.....................................................12
2.5本章小结..................................................................................................................12
第3章 铜基半导体电学性质研究 .........................................................14
3.1铜基半导体热电材料.............................................................................................. 14
3.2铜基半导体晶体结构.............................................................................................. 14
3.3铜基半导体材料的电子结构性质.......................................................................... 15
3.3本章小结 ................................................................................................................ 19
第4章 铜基半导体光学性质研究 ......................................................... 21
4.1铜基半导体光伏电池材料....................................................................................... 21
4.2新型中间带宽光谱吸收材料CuGaSe2的研究...................................................... 24
4.3本章小结................................................................................................................... 26
总结与展望 ...............................................................................................27参考文献 ....................................................................................................................28
致谢 .............................................................................................................................31
附录1 英文原文32
附录2 英文翻译38 第1章 绪论
1.1 研究背景
对热电材料的研究已有一百多年的历史。19世纪初，发现了热电传导间的耦合效应（即温差发电效应）。随后，发现了热电材料的电子致冷与Tomson两种效应。基于以上效应，可用热电材料实现热电间的转换。国际上一直在探求新型高效的热电材料，来解决能源和环境等问题。随着半导体科学的发展，热电材料引起人们越来越多的关注。
热电材料是一种目前我国乃至国际都高度重视的，用来发展新型能源技术的重要材料。利用热电材料可以对太阳光的光能进行热电能量转换，利用光电材料可以对紫外光到可见光范围内的太阳光光谱进行光电转换，实现光伏发电。铜基半导体材料，因其组成元素众多、晶体结构也丰富多样，为发展具有优良性能和低廉价格的新体系提供了非常广阔的空间。到目前为止，铜基半导体材料已经被用作高性能的光伏材料以及新型的热电材料。
目 录
摘要...I
ABSTRACT....II
目 录…………………………………………….……………………….III
第1章 绪论....1
1.1研究背景....................................................................................................................1
1.2研究目的和意义........................................................................................................1
1.3国内外研究现状........................................................................................................3
1.4本论文的主要研究内容............................................................................................5
第2章 研究方法介绍........7
2.1第一性原理......................
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
..........................................................................................7
2.2 GW准粒子近似.......................................................................................................10
2.3 LDA+U近似与U值的理论计算............................................................................11
2.4 modified BeckeJohnson potential（mBJ）泛函.....................................................12
2.5本章小结..................................................................................................................12
第3章 铜基半导体电学性质研究 .........................................................14
3.1铜基半导体热电材料.............................................................................................. 14
3.2铜基半导体晶体结构.............................................................................................. 14
3.3铜基半导体材料的电子结构性质.......................................................................... 15
3.3本章小结 ................................................................................................................ 19
第4章 铜基半导体光学性质研究 ......................................................... 21
4.1铜基半导体光伏电池材料....................................................................................... 21
4.2新型中间带宽光谱吸收材料CuGaSe2的研究...................................................... 24
4.3本章小结................................................................................................................... 26
总结与展望 ...............................................................................................27参考文献 ....................................................................................................................28
致谢 .............................................................................................................................31
附录1 英文原文32
附录2 英文翻译38 第1章 绪论
1.1 研究背景
对热电材料的研究已有一百多年的历史。19世纪初，发现了热电传导间的耦合效应（即温差发电效应）。随后，发现了热电材料的电子致冷与Tomson两种效应。基于以上效应，可用热电材料实现热电间的转换。国际上一直在探求新型高效的热电材料，来解决能源和环境等问题。随着半导体科学的发展，热电材料引起人们越来越多的关注。
热电材料是一种目前我国乃至国际都高度重视的，用来发展新型能源技术的重要材料。利用热电材料可以对太阳光的光能进行热电能量转换，利用光电材料可以对紫外光到可见光范围内的太阳光光谱进行光电转换，实现光伏发电。铜基半导体材料，因其组成元素众多、晶体结构也丰富多样，为发展具有优良性能和低廉价格的新体系提供了非常广阔的空间。到目前为止，铜基半导体材料已经被用作高性能的光伏材料以及新型的热电材料。
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