m-DABDT金属有机骨架电子性质和应变调控效应的第一性原理研究

O472; 金属有机骨架材料具有低密度,高孔隙率和充分暴露的活性位点等结构特点,在光电探测、分子识别和分离以及催化等等领域具有良好的应用前景.合理地选择金属中心是新型金属有机骨架材料设计及性能调控的有效策略.本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了五种不同金属中心的一维链状金属有机骨架m-2,5-二氨基-1,4-苯二硫醇(DABDT)(m=Fe,Co,Ni,Cu,Zn)的电子性质.计算结果表明:考虑自旋极化条件下的HSE06杂化泛函计算的带隙值与实验值最为符合;随着金属中心d轨道占据数增加,能带结构呈现直接-间接-直接带隙的转变过程;当金属中心为Ni和Zn时,应变可诱导m-DABD...

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Published in原子与分子物理学报 Vol. 42; no. 2; pp. 124 - 134
Main Authors 刘金宝, 结文·乃比, 崔恩豪, 姚晓龙
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 新疆大学物理科学与技术学院新疆固态物理与器件自治区重点实验室,乌鲁木齐 830017 2025
Subjects
应变调控
Electronic properties
First principles
第一性原理
电子性质
Strain regulation
Metal center
Metal-organic frameworks
金属有机骨架
金属中心
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ISSN1000-0364
DOI10.19855/j.1000-0364.2025.026001

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Summary:O472; 金属有机骨架材料具有低密度,高孔隙率和充分暴露的活性位点等结构特点,在光电探测、分子识别和分离以及催化等等领域具有良好的应用前景.合理地选择金属中心是新型金属有机骨架材料设计及性能调控的有效策略.本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了五种不同金属中心的一维链状金属有机骨架m-2,5-二氨基-1,4-苯二硫醇(DABDT)(m=Fe,Co,Ni,Cu,Zn)的电子性质.计算结果表明:考虑自旋极化条件下的HSE06杂化泛函计算的带隙值与实验值最为符合;随着金属中心d轨道占据数增加,能带结构呈现直接-间接-直接带隙的转变过程;当金属中心为Ni和Zn时,应变可诱导m-DABDT发生直接-间接带隙转变且带隙呈单调变化,同时其电子迁移率均大于空穴迁移率;当金属中心为Fe时,外加应变下m-DABDT保持直接带隙且带隙呈非单调变化,同时其空穴迁移率大于电子迁移率.这些研究结果揭示了 m-DABDT金属有机骨架电子性质的调控机制,为光电器件的设计提供理论指导.
ISSN:1000-0364
DOI:10.19855/j.1000-0364.2025.026001