载流子掺杂对六角WO3的晶体结构的影响开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：三氧化钨，性状为黄色粉末，禁带宽度较低(约2.6 － 2.7ev) ，具有较高的太阳光吸收效率，是继二氧化钛之后颇具潜力的n型半导体光催化剂。三氧化钨具有多种物相结构，如单斜、正交、立方、六方等结构，均表现出优异和独特的物理化学性质。三氧化钨是一种重要的过渡金属氧化物，也是少数几种易于实现量子尺寸效应的氧化物半导体之一，在光催化、电致变色、光致变色、气致变色等方面表现出良好的特性，广泛应用于化学传感器、燃料电池、光电器件等领域。在负极材料和可充电锂离子电池中表现出巨大的应用前景。已经有研究表明，wo3的应用功能与它的形貌与结构有直接的关系，而通过在其中掺杂不同的元素，可明显地改善它的某些特性，如提高其电致变色效果等。如今做的较多的是不同元素的掺杂对wo3的影响，而我们拟使用第一性原理在不引入外来元素情形下，从理论上预测不同浓度载流子掺杂对六角wo3晶体结构的影响。

研究目的:本课题拟用基于密度泛函理论（dft）的第一性原理方法，优化晶胞几何结构参数，从理论上预测不同浓度载流子掺杂对六角wo3晶体结构的影响，结合态密度与能带的变化趋势，探讨变化机理。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：用基于密度泛函理论（dft）的第一性原理方法，优化晶胞几何结构参数，从理论上预测不同浓度载流子掺杂对六角wo3晶体结构的影响，结合态密度与能带的变化趋势，探讨变化机理。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：拟采用基于密度泛函理论（dft）的第一性原理方法从理论上预测其影响。

研究步骤：

（1）调研最新的关于六角wo3的晶体结构及电子结构的文献资料，以及掺杂影响过渡金属氧化物性质的机理。

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

调研最新的关于六角wo₃的晶体结构及电子结构的文献资料，以及掺杂影响过渡金属氧化物性质的机理，提出研究方案，完成开题报告，教师完成开题报告审核。