Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tính chất điện tử của oxit TiO 2 sử dụng phương pháp phiếm hàm mật độ DFT

NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA OXIT TIO2 PHA TẠP SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ DFT

Tác giả: TRẦN VĂN NAM

Lĩnh vực: Vật lý chất rắn

Nội dung tài liệu:

Luận văn này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của sự pha tạp lên hoạt động quang điện của điện cực TiO₂. Nghiên cứu này dựa trên việc xem xét cấu trúc điện tử và sự hình thành các sai hỏng bề mặt của vật liệu TiO₂ pha tạp với một số nguyên tố kim loại khác nhau. Qua đó, luận văn chỉ ra các ảnh hưởng tích cực và tiêu cực của việc pha tạp đối với hiệu suất của pin mặt trời DSSC. Luận văn được trình bày gồm 3 chương, bao gồm: Tổng quan về pin mặt trời DSSC và vật liệu TiO₂, giới thiệu về các phương pháp tính toán cấu trúc điện tử và phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ, cùng với kết quả và thảo luận.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU
• Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI DSSC VÀ VẬT LIỆU TIO₂
  • 1.1. Pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu DSSC.
    • 1.1.1. Cấu tạo của pin mặt trời DSSC.
    • 1.1.2. Nguyên tắc hoạt động của pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu.
    • 1.1.3. Các thông số cơ bản của pin mặt trời DSSC là.
  • 1.2. Tổng quan về vật liệu TiO₂.
    • 1.2.1. Cấu trúc và tính chất vật lý của TiO₂.
    • 1.2.2. Các tính chất quang của vật liệu TiO₂.
    • 1.2.3 Vật liệu TiO₂ ứng dụng trong pin mặt trời DSSC.
    • 1.2.1. Các hướng nghiên cứu và phát triển hiện nay về pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu DSSC.
• Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CẤU TRÚC ĐIỆN TỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP LÝ THUYẾT PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ
  • 2.1. Giới thiệu về các phương pháp lý thuyết cấu trúc điện tử.
  • 2.2. Giới thiệu về phương pháp trường tự hợp SCF Hartree-Fock và các phương pháp Post-SCF [19,41,42].
  • 2.3. Phương pháp phiếm hàm mật độ DFT.
    • 2.3.1. Phương pháp gần đúng Thomas-Fermi [27].
    • 2.3.2. Các định lý Hohengerg-Kohn [14].
    • 2.3.3. Các thách thức trong định lý Hohengerg-Kohn.
    • 2.3.4. Phương pháp Kohn-Sham [26].
    • 2.3.3. Phiếm hàm gần đúng mật độ địa phương (LDA – Local Density Approximation) [33,40].
    • 2.3.4. Phương pháp gần đúng gradient suy rộng (GGA) [34,35,36].
  • 2.4. Lý thuyết phiếm hàm mật độ trong Dmol³.
    • 2.4.1. Chiến lược vòng lặp tự hợp.
    • 2.4.2. Mô hình lý thuyết phiếm hàm mật độ trong Dmol³.
• Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
  • 3.1. Các mô hình và thông số tính toán.
  • 3.2. TiO₂ anatase không pha tạp.
  • 3.3. TiO₂ anatase pha tạp 6.25%.
  • 3.4. Ảnh hưởng gián tiếp của các tạp chất tới hoạt động quang điện của pin mặt trời DSSC với điện cực TiO₂ pha tạp.
  • 3.5. Ảnh hưởng gián tiếp của các tạp kim loại đến hoạt động quang điện của pin mặt trời DSSC với điện cực TiO₂ pha tạp.
  • 3.6. Sự cạnh tranh và kết hợp giữa các hiệu ứng liên quan đến việc thay đổi cấu trúc điện tử và thay đổi các khuyết tật bề mặt đến điện cực TiO₂ pha tạp.
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO.