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

Đề tài có cấu trúc gồm 3 chương trình bày tổng quan về pin mặt trời DSSC và vật liệu TiO2; giới thiệu vềcác phương pháp tính toán cấu trúc điện tử và phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ; kết quả và thảo luận. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------ TRẦN VĂN NAMNGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA OXIT TiO2 PHATẠP SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ DFT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------ TRẦN VĂN NAMNGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA OXIT TiO2 PHATẠP SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ DFT Chuyên ngành : Vật lý chất rắn Mã số : 60440104 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. Bạch Thành Công Hà Nội – Năm 2013 2 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy giáo, GS.TS. BạchThành Công, người đã trực tiếp chỉ bảo tận tình, trực tiếp giúp đỡ em trong suốtthời gian học tập và hoàn thành luận văn. Em cũng gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới tất cả các Thầy Cô, Tập thểcán bộ Bộ môn Vật lý chất rắn, cùng toàn thể người thân, bạn bè đã giúp đỡ,dạy bảo, động viên, và trực tiếp đóng góp, trao đổi những ý kiến khoa học quýbáu để em có thể hoàn thành luận văn này. Qua đây, em cũng chân thành gửi lời cảm ơn tới các Thầy Cô ở Khoa Vậtlý đã dạy bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong suốt quá trình họctập và hoàn thành luận văn của em. Hà Nội, 10 tháng 12 năm 2013 Sinh viên Trần Văn Nam 3 MỤC LỤCMỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 9Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI DSSC VÀ VẬT LIỆU TIO2 .............. 11 1.1. Pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu DSSC......................................................... 11 1.1.1. Cấu tạo của pin mặt trời DSSC. ................................................................... 12 1.1.2. Nguyên tắc hoạt động của pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu. ................. 13 1.1.3. Các thông số cơ bản của pin mặt trời DSSC là. ........................................... 14 1.2.1. Các hướng nghiên cứu và phát triển hiện nay về pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu DSSC. .................................................................................................... 15 1.2. Tổng quan về vật liệu TiO2. ................................................................................ 21 1.2.1. Cấu trúc và tính chất vật lý của TiO2. .......................................................... 21 1.2.2. Các tính chất quang của vật liệu TiO2.......................................................... 23 1.2.3 Vật liệu TiO2 ứng dụng trong pin mặt trời DSSC. ........................................ 27Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CẤU TRÚC ĐIỆNTỬ VÀ PHƢƠNG PHÁP LÝ THUYẾT PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ .............................. 33 2.1. Giới thiệu về các phương pháp lý thuyết cấu trúc điện tử. ................................. 33 2.2. Giới thiệu về phương pháp trường tự hợp SCF Hartree-Fock và các phương pháp Post-SCF [19,41,42]. ......................................................................................... 35 2.3. Phương pháp phiếm hàm mật độ DFT. ............................................................... 38 2.3.1. Phương pháp gần đúng Thomas-Fermi [27] ................................................ 38 2.3.2. Các định lý Hohengerg-Kohn [14]............................................................... 39 2.3.3. Các thách thức trong định lý Hohengerg-Kohn ........................................... 40 2.3.4. Phương pháp Kohn-Sham [26] .................................................................... 41 2.3.3. Phiếm hàm gần đúng mật độ địa phương (LDA - Local Density Approximation) [33,40]. ........................................................................................ 44 2.3.4. Phương pháp gần đúng gradient suy rộng (GGA) [34,35,36]. .................... 46 2.4. Lý thuyết phiếm hàm mật độ trong Dmol3. ........................................................ 47 4 2.4.1. Chiến lược vòng lặp tự hợp. ......................................................................... 47 2.4.2. Mô hình lý thuyết phi ...