材料的Energy Bandgap 是由什麼決定的?怎麼調?

時間 2021-06-01 07:43:15

1樓:HeySerene

很多因素會影響材料的帶隙,接下來我舉幾篇文獻的例子。

1.鈣鈦礦材料離子交換。

(1)陽離子交換。

文獻:Eperon G E, Beck C E, Snaith H J. Cation exchange for thin film lead iodide perovskite interconversion[J].

Materials Horizons, 2016, 3(1): 63-71.

(2)陰離子交換

文獻:Liao J F, Li W G, Rao H S, et al. Inorganic cesium lead halide CsPbX 3 nanowires for long-term stable solar cells[J].

Science China Materials, 2017, 60(4): 285-294.

利用簡單的溶液浸泡法在透明導電玻璃基底上製備了直徑為50–100 nm的CsPbI3奈米線,然後通過離子交換法(將CsPbI3奈米線浸泡在CsBr的甲醇溶液中),將非鈣鈦礦相的CsPbI3置換成鈣鈦礦相的CsPbBr3奈米線。作者利用粉末X射線衍射、紫外可見吸收光譜、螢光發光光譜等詳細研究了CsPbI3中碘離子到溴離子的交換過程,研究結果發現CsPbI3向CsPbBr3奈米線轉換過程中,除了I到Br的鹵素離子交換還伴隨著晶體結構的變化。離子交換前的CsPbI3奈米線為非鈣鈦礦結構,帶隙值約為2.

7 eV, 吸光範圍窄,而經過Br離子交換後製備的CsPbBr3奈米線為鈣鈦礦結構,帶隙為2.3 eV,有效地擴寬了材料的吸光範圍。CsPbI3到CsPbBr3奈米線的交換過程只需要2分鐘即可完成。

2.鍵長

文獻:Zhang W, Sun Z, Zhang J, et al. Thermochromism to tune the optical bandgap of a lead-free perovskite-type hybrid semiconductor for efficiently enhancing photocurrent generation[J].

Journal of Materials Chemistry C, 2017, 5(38): 9967-9971.

3.電場作用

文獻:Deng B, Tran V, Xie Y, et al. Efficient electrical control of thin-film black phosphorus bandgap[J].

Nature communications, 2017, 8: 14474.

2樓:暈船的海賊王

由材料內部原子的外層電子能級的相互作用形成的。 可以調節能隙的方法太多了,溫度,雜質,材料所處的dielectric environment 都可以影響能隙的大小。

3樓:走神的shannon

我來貼張圖,來自文章Band Gap Tuning of Zinc Oxide Films for Solar Energy Conversion

4樓:園外狼

不同的材料有不同的調整方法,有一些改變溫度就行,有一些可以進行摻雜。最本質的應該就是把晶格點陣進行一些改變同意這一說法,補充一點:帶隙的寬度是由材料的晶體結構、電子結構及所處狀態等諸多因素決定的。

同一種結構,不同的電子數;同一種元素,不同的結構;同一種材料,不同的溫度(壓力)條件。。。都可以導致能帶結構的不同。因此,這裡面的每乙個方面,在凝聚態物理中都有非常豐富的研究內容。

5樓:

Bandgap是HOMO和LUMO的差值,自然由HOMO和LUMO決定。調節HOMO和LUMO就可以調Bandgap,比如公升高HOMO或者降低LUMO可以減小Bandgap,反之則可以增加Bandgap

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