【摘 要】
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对石墨烯量子点进行加工,可以得到具有合适带隙和较高电子迁移率的理想石墨烯基半导体材料,并且其在光电响应材料中有着广阔的应用前景。在本论文中,我们通过在石墨烯量子点中构建出具有类卟啉结构的石墨烯缺陷来实现可控制的光吸收。这种类卟啉的结构是基于石墨烯缺陷的自愈特性在石墨烯中生成双5-8-5缺陷所形成的特殊空位结构。为了更有效地分离激子和空穴并获得更高的光电转换效率,在第一性原理计算的论证下,我们发现其
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对石墨烯量子点进行加工,可以得到具有合适带隙和较高电子迁移率的理想石墨烯基半导体材料,并且其在光电响应材料中有着广阔的应用前景。在本论文中,我们通过在石墨烯量子点中构建出具有类卟啉结构的石墨烯缺陷来实现可控制的光吸收。这种类卟啉的结构是基于石墨烯缺陷的自愈特性在石墨烯中生成双5-8-5缺陷所形成的特殊空位结构。为了更有效地分离激子和空穴并获得更高的光电转换效率,在第一性原理计算的论证下,我们发现其可实现目标量子点缺陷结构的占据轨道和未占据轨道的有序色散,形成明显的电荷分离态。最重要的是,实时的空间电荷分离是可以通过严格的基于数值原子基组的含时从头算量子动力学所表征。结果表明,特定的类卟啉骨架的石墨烯缺陷,和缺陷外围奇数或偶数的碳环相结合,可以形成一种高效的纯石墨烯光电响应介质。基于精确的超快过程的计算结果,我们可以通过设计空位石墨烯结构来调节光响应波长范围和控制相应的电荷分离态。
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