不同厚度的六角WO3薄膜的电子结构研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：近年来，随着能源短缺、环境恶化等问题的出现，一种高效，绿色的治理方法亟待发现。研究发现wo₃具有高着色效率，极好的可逆性，短响应时间，较长寿命，低成本等优势，是一种极具潜力的电致变色材料。wo₃常见的晶体结构有正交、六角、单斜、四方等，不同结构的wo₃可以广泛的应用在各个领域，现如今人们对wo₃的研究大多集中在他的电致变色性能，而对它的气致和光致变色性能研究的较少，而六角wo₃具有开放结构，在气体传感器方面，wo₃具有气质变色性，因此对六角wo₃结构的研究具有重要意义。

研究目的：本课题拟用第一性原理方法，研究在不同薄膜厚度的条件下，六角wo₃的电子结构的变化。

研究意义：通过研究不同薄膜厚度的六角wo₃从而比较电子结构，能为六角

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：应用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法，采用全驰豫（包括原子位置驰豫和晶格常数驰豫）的方式优化六角wo₃晶胞的几何结构参数，研究六角wo₃的晶体结构、电子结构，分析其态密度以及能带结构，用第一性原理方法研究不同厚度的wo₃薄膜的电子结构的变化。

预期目标：用第一性原理方法计算出不同厚度的六角wo₃薄膜的电子结构，从而研究它的不同性质在不同领域的作用。

3. 研究的方法与步骤

拟采用的研究方法是第一性原理方法。研究步骤如下：

1.调研有关wo₃及过渡金属氧化物薄膜结构相关的文献资料。

2.用第一性原理方法，优化晶胞的几何结构参数，研究六角wo₃的晶体结构、电子结构。

4. 参考文献

[1]. f. mehmood, r. pachter, n. r. murphy, w. e. johnson, and c. v. ramana, effect of oxygen vacancies on the electronic and optical properties of tungsten oxide from first principles calculations [j]. journal of applied physics, 2016, 120(23): 233105.

[2]. f. wang, c. di valentin, and g. pacchioni, electronic and structural properties of wo₃: a systematic hybrid dft study [j]. the journal of physical chemistry c, 2011, 115(16): 8345-8353.

[3]. w. wang, a. janotti, and c. g. v. de walle, phase transformations upon doping in wo3 [j]. the journal of chemical physics, 2017, 146(21): 214504.

[4]. m. gerosa, c. e. bottani, l. caramella, g. onida, c. di valentin, and g. pacchioni, phase transformations upon doping in wo₃ [j]. phys. rev. b, 2015, 91(15):155201.

5. 计划与进度安排

(1)2022-12-12～2022-03-03

复习固体理论和量子力学方面的有关知识；学习基本的linux命令；学习用vesta软件作晶体结构图；学习vasp软件的应用，学习如何建立输入文件，如何用vasp计算电子结构，如何从输出文件中获取需要的数据，并用origin作态密度图。

(2)2022-03-04～2022-03-10

调研有关wo₃及过渡金属氧化物薄膜结构相关的文献资料，提出研究方案，完成开题报告，教师完成开题报告审核。