基于第一性原理的低維納米ZnO結(jié)構(gòu)的模擬研究的開題報(bào)告

基于第一性原理的低維納米ZnO結(jié)構(gòu)的模擬研究的開題報(bào)告一、研究背景及意義隨著納米技術(shù)的發(fā)展，低維納米材料的研究已經(jīng)成為納米科技研究的熱點(diǎn)之一。在低維納米材料中，ZnO結(jié)構(gòu)由于其優(yōu)異的光電性能和物理化學(xué)性質(zhì)已經(jīng)吸引了廣泛的研究。而基于第一性原理的計(jì)算方法已經(jīng)成為理論研究的重要手段，可以有效地研究材料的原子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，可以為實(shí)驗(yàn)提供重要的指導(dǎo)與幫助。本文將通過基于第一性原理的計(jì)算方法，對(duì)低維納米ZnO結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬研究，探究其原子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)。該研究將為低維納米ZnO結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制備提供指導(dǎo)，同時(shí)為其光電性能的應(yīng)用提供理論支持。二、研究?jī)?nèi)容及方法本研究將基于第一性原理的密度泛函理論，采用VASP軟件包，通過構(gòu)建低維納米ZnO結(jié)構(gòu)的模型，模擬其原子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，具體內(nèi)容主要包括：1.構(gòu)建低維納米ZnO結(jié)構(gòu)模型基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)低維納米ZnO結(jié)構(gòu)的模型，包括二維、一維和零維結(jié)構(gòu)模型。構(gòu)建模型時(shí)將考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，納米粒子大小和形狀等因素。采用PeriodicBoundaryCondition保證模型的周期性。2.計(jì)算模型的原子結(jié)構(gòu)采用分子動(dòng)力學(xué)方法，計(jì)算模型的原子結(jié)構(gòu)，包括晶格常數(shù)、原子位置和晶胞結(jié)構(gòu)等參數(shù)，確定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和幾何構(gòu)型。3.計(jì)算模型的電子結(jié)構(gòu)采用密度泛函理論，計(jì)算模型的電子結(jié)構(gòu)，包括電子能帶、態(tài)密度和吸收光譜等參數(shù)，探究其光電性能和光催化性能等物理化學(xué)性質(zhì)4.計(jì)算模型的物理性質(zhì)基于計(jì)算得到的電子結(jié)構(gòu)和原子結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算模型的物理性質(zhì)，如介電常數(shù)、磁性質(zhì)等，從理論上支持實(shí)驗(yàn)結(jié)果三、預(yù)期成果本研究將探究低維納米ZnO結(jié)構(gòu)的原子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，為其設(shè)計(jì)、制備和應(yīng)用提供理論支撐。研究成果主要包括：1.構(gòu)建低維納米ZnO結(jié)構(gòu)的模型根據(jù)不同維度的模型對(duì)比，找出最優(yōu)結(jié)構(gòu)，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。并探討結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素。2.計(jì)算模型的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度和吸收光譜等參數(shù)，預(yù)測(cè)優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，為實(shí)驗(yàn)制備和光電器件的設(shè)計(jì)提供預(yù)測(cè)。3.計(jì)算模型的物理性質(zhì)基于模擬情況，探討其磁性質(zhì)、介電常數(shù)等物理性質(zhì)，為實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用提供指導(dǎo)。四、研究進(jìn)度安排本研究將于2022年7月開始，共計(jì)12個(gè)月。預(yù)計(jì)安排如下：1-3月：文獻(xiàn)調(diào)研和概念設(shè)計(jì)4-6月：模型構(gòu)建和原子結(jié)構(gòu)計(jì)算7-9月：電子結(jié)構(gòu)計(jì)算和物理性質(zhì)預(yù)測(cè)10-12月：結(jié)果分析和論文撰寫五、參考文獻(xiàn)1.基于第一性原理的ZnO微納結(jié)構(gòu)光電性能研究，趙旭，方紅霞，2019年2.基于密度泛函理論的納米材料計(jì)算模擬，李華，李明明，2017年3.低維半導(dǎo)體納米材料的制備方法及其光電性能研究，李志勇，張永紅，2015年4.低維納米ZnO結(jié)構(gòu)的制備和光電性能研究，胡中遠(yuǎn)，王姣姣，2014年5.First-principlessimulationofZnO1Dnanowires,2Dhe