肽纤维电子结构以及掺杂Bi2WO6电子结构和极化特性的研究

摘要

无机半导体材料以及器件和电路的研究已经非常成熟，并且已经形成了完整的产业链。随着人们对电子材料提出新的要求，如更低的成本和具有柔软的结构以及生物兼容性等，有机电子学开始兴起，并在某些领域开始将无机电子材料取而代之。而在无机电子材料中，铁电材料作为非挥发性存储器的重要材料，而越来越受到人们的关注，其中具有铋层状钙钛矿结构的铁电材料因其优异的保持性和抗疲劳等特点而成为新的研究热点。
　　本文针对电子材料中两大研究热点，深入探讨了肽纤维结构在有机半导体中的潜质应用，并对理论模型进行了详尽的讨论和分析。而对于铁电材料部分，系统研究了掺杂对铁电材料Bi2WO6(BWO)的电子结构以及铁电特性的影响。文章的主体内容如下：
　　1.建立甘氨酸肽纤维以及甘氨酸肽纤维阵列的原子模型。通过分析二者的能带结构、状态密度、差分电子密度和布局分布，发现并解释其作为有机半导体材料的潜质应用价值。并将研究结果与已有甘氨酸肽结构的研究进行对比，分析原子结构差异对电子结构的影响。
　　2.建立半胱氨酸肽纤维以及半胱氨酸肽纤维阵列的原子模型。分析含 S侧链与肽键之间相互作用后的电子结构，并根据其能带特点提出其在光电领域的潜质应用价值。
　　3.建立色氨酸肽纤维以及色氨酸肽纤维阵列的原子模型。通过分析其电子结构，证明了吲哚基和肽键基团对系统电子结构的影响。并在色氨酸肽纤维阵列中发现了典型无机半导体的能带结构。
　　4.建立Bi2WO6的顺电相以及铁电相的原子模型，系统研究了两种相的电子结构以及铁电特性的差异。并结合顺电相的原子结构，理论计算出了铁电相Bi2WO6的极化强度。并将研究结果与以有的相关结论进行了对比。
　　5.通过对 Bi2WO6的 W位进行 V、Nb和 Ta的原子替换，分别构建了Bi2W0.75V0.25O6、Bi2W0.75Nb0.25O6和Bi2W0.75Ta0.25O6的原子模型。通过分析这三种结构的电子结构以及铁电特性，理论解释了能隙缩短以及极化强度增加的原因。

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第一章 绪论

1.1有机电子学及肽结构研究现状

1.2 铁电材料应用及BWO研究现状

1.3 本文内容

第二章 研究方法

2.1 第一性原理方法

2.2 密度泛函理论（DFT）

2.3 迭代极小化

2.4 赝势

2.5 周期性边界条件

2.6 结构优化

2.7 计算软件介绍

第三章 肽纤维电子结构研究

3.1 甘氨酸肽纤维电子结构研究

3.2 半胱氨酸肽纤维电子结构研究

3.3色氨酸肽纤维电子结构研究

3.4本章小结

第四章 掺杂BWO电子结构及铁电特性研究

4.1 BWO顺电相电子结构及波恩有效电荷

4.2 BWO铁电相电子结构及极化特征

4.3 V掺杂BWO的电子结构及极化特征

4.4 Nb掺杂BWO的电子结构及极化特征

4.5 Ta掺杂BWO的电子结构及极化特征

4.6 本章小结

第五章 总 结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果