[发明专利]一种基于高吸收率的二维过渡金属硫化物材料设计方法

说明书

本发明公开了一种基于高吸收率的二维过渡金属硫化物材料的设计方法，具体包括以下步骤：S1、构建二维过渡金属硫化物掺杂模型；S2、对所述二维过渡金属硫化物掺杂模型的吸收率进行计算；S3、对计算结果进行分析与处理。本发明按照第一性原理的计算，它仅需要二维金属硫化物材料体系的各元素的基本晶体结构信息，不需要其它额外参数，计算出体系的空间结构、电子状态、总能量等信息；本发明通过计算揭示二维金属硫化物掺杂的变化规律，能够对实验研究掺杂元素吸收率影响进行必要补充，还能为新材料的制备提供理论指导和设计依据；本发采用只需要计算机的实验设备，不需要实验原材料，大大降低实验费用，且计算效率高、过程易控制。

技术领域

本发明属于无机功能材料分析表征领域，特别是涉及一种基于高发射率的二维过渡金属硫化物材料设计方法。

背景技术

二维金属硫化物是一种新兴的过渡金属硫化物，由于本征热发射性，因此在光热调制材料中有广范的应用前景。二维金属硫化物与石墨烯结构类似，禁带宽度约0.7eV，有很好的导电性，可应用于高吸收率结构的设计中。

设计高吸收率材料，掺杂是提高材料吸收率的有效方法，主要机理是通过掺杂元素代替原有晶格中的原子，致使晶格畸变，破坏晶格原有的周期性，促进晶格振动的吸收，同时晶粒尺寸，表面结构等也会对吸收率有影响。

因此，寻找一种高吸收率的二维过渡金属硫化物材料成为研究人员关注的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于高吸收率的二维过渡金属硫化物材料设计方法，揭示了二维金属硫化物材料的吸收率与掺杂元素的相关性，通过第一性原理计算出材料的原子微结构和电子行为以及光学吸收谱，间接说明材料的吸收率高低，并为高吸收率材料在相关应用起到了积极作用。

为实现上述目的，本发明提出一种基于高吸收率的二维过渡金属硫化物材料设计方法，具体包括以下步骤：

S1、构建二维过渡金属硫化物掺杂模型；

S2、对所述二维过渡金属硫化物掺杂模型的吸收率进行计算；

S3、对计算结果进行分析与处理。

优选地，所述步骤S1具体为：

S11、利用晶体结构可视化软件构建二维过渡金属硫化物超胞模型；

S12、借助所述材料晶体结构可视化软件，将二维过渡金属硫化物超胞模型转换为三维原子坐标文件。

优选地，所述步骤S11具体为：

基于密度泛函的第一性原理，采用筛选方法对掺杂浓度进行筛选，得到二维过渡金属硫化物掺杂模型，即二维过渡金属硫化物超胞模型。

优选地，所述晶体结构可视化软件采用的是Materials Studio软件来进行模型构建。

优选地，所述步骤S2具体为：

S21、根据二维过渡金属硫化物的特性，设置输入文件，得到具有稳定结构的三维原子坐标文件；

S22、将所述稳定结构的三维原子坐标文件重命名并进行静态自洽计算，得到具有电荷密度的数据文件；

S23、对所述数据文件的参数进行修改，并进行电子特性计算，得到材料的最优化结构；

S24、基于所述最优化结构，得到掺杂二维金属硫化物的吸收率。

优选地，所述电子特性计算具体为：

步骤一、对掺杂的二维过渡金属硫化物材料进行结构优化；

步骤二、对优化后的材料进行静态自洽计算，生成电荷密度的数据文件；