NbSi-,n-（n=1～12）、LaSi-,n-（n=1～6）團(tuán)簇穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)特性的研究.pdf

1、團(tuán)簇的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和奇異的物理化學(xué)性質(zhì)為新材料的制造和發(fā)展開(kāi)辟了又一條途徑。對(duì)單組份硅團(tuán)簇的研究表明：由于“懸掛鍵”的存在，純硅團(tuán)簇的穩(wěn)定性比較差，而在其中摻入金屬原子，可以提高硅團(tuán)簇的穩(wěn)定性、并能改善其性質(zhì)，從而得到新的功能材料。因此，對(duì)金屬摻雜硅團(tuán)簇的研究具有非常重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文用密度泛函方法對(duì)NbSin(n=1～12)和LaSin(1～6)團(tuán)簇的穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了研究。主要工作概括如下： 1、通過(guò)

2、GAUSS軟件對(duì)NbSin(n=1～12)團(tuán)簇的幾何構(gòu)型和穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：平面和直線型結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性比立體結(jié)構(gòu)低，在n≥3以后，各相對(duì)最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)都具有低的點(diǎn)群對(duì)稱(chēng)性；對(duì)最穩(wěn)定構(gòu)型分裂能的研究表明，NbSi2、NbSi7、NbSi10、NbSi12團(tuán)簇有相對(duì)較高的熱力學(xué)穩(wěn)定性；除了NbSi2外，所有最穩(wěn)定構(gòu)型的HOMO-LUMO能隙均大于相同原子數(shù)目的純硅團(tuán)簇，而NbSi、NbSi4、NbSi8、NbSin團(tuán)簇是其

3、中化學(xué)穩(wěn)定性相對(duì)較高的；最穩(wěn)定構(gòu)型中，Nb原子的電子凈布局在n=1和2時(shí)為正值，在n≥3以后為負(fù)值，且隨著n的增大呈減小趨勢(shì)，表明在n=3時(shí)電子的轉(zhuǎn)移方向發(fā)生了改變，并且Nb原子得到的電子越來(lái)越多。NbSin(n=1～12)團(tuán)簇的自旋磁矩主要來(lái)源于Nb原子的貢獻(xiàn)。 2、利用ADF(Amsterdamdensityfunction)軟件對(duì)LaSin(n=1～6)團(tuán)簇進(jìn)行計(jì)算研究，得到了一系列穩(wěn)定的LaSin(n=1～6)團(tuán)簇構(gòu)型。

4、這些構(gòu)型中的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和Sin(n=2-7)團(tuán)簇的最穩(wěn)定構(gòu)型有相似的結(jié)構(gòu)框架，并且穩(wěn)定性隨著自旋多重度的增加而降低；和Sin(n=3～6)團(tuán)簇相比，LaSin-1團(tuán)簇的束縛能更高，其中LaSi2和LaSi5團(tuán)簇的分裂能和束縛能相對(duì)較大，說(shuō)明它們有較高的熱力學(xué)穩(wěn)定性。LaSin(n=1～6)團(tuán)簇的HOMO-LUMO能隙都在0.3eV和1.5eV之間，并且LaSin(n=2～6)團(tuán)簇的能隙遠(yuǎn)低于Sin+1團(tuán)簇。在n=2、5時(shí)，HOMO-LU