鈰摻雜硅團簇的結構與性質(zhì)的研究.pdf

1、團簇作為物理，化學，材料的一門交叉學科，現(xiàn)在已經(jīng)成為熱門的研究領域，硅作為一種良好的半導體材料，其團簇的研究必然受到學者們的廣泛關注。鈰作為稀土金屬中最為典型的一種輕稀土金屬，其與純硅團簇的摻雜，在一定程度上很大的改變了其結構與性質(zhì)。本論文旨在結合前人的研究基礎上，運用密度泛函理論研究中的B3LYP方法結合凍結外層28個電子的小核贗勢ECP28MWB基組，考慮不同電子多重度和不同初始構型的基礎上，系統(tǒng)的對稀土金屬鈰摻雜硅團簇 CeSin

2、(0,-1)(n=1~10)經(jīng)行了研究，獲取他們的基態(tài)結構，計算基態(tài)結構的平均結合能，二階能量差分，解離能分析其穩(wěn)定性，并計算基態(tài)團簇的電子親和能，自然電荷分布，磁矩等一系列性質(zhì)。
　　在B3LYP/ECP28MWB水平上，計算出的其基態(tài)構型，分別為：中性分子，C∞v(5Π)、C2v(3B1)、C2v(3B1)、Cs(3A′)、Cs(3A′′)、Cs(3A′)、C1(3A)、C2v(3B1)、Cs(3A′)、C1(3A)；陰離子，

3、C∞v(2Π)、C2v(2A2)、C1(4A)、Cs(2A′′)、Cs(2A′′)、Cs(2A′)、Cs(2A)、C1(2A)、C2v(2B1)、C1(2A)，并分析鈰硅團簇的生長規(guī)律。在獲得的基態(tài)的基礎上，計算其平均結合能，二階能量差分，解離能來分析鈰硅團簇的穩(wěn)定性。結果表明，摻雜Ce原子后，提高了鈰硅團簇的穩(wěn)定性，且CeSi2，CeSi5和CeSi8團簇的穩(wěn)定性較其他基態(tài)要更好。此外，還計算了CeSin(n=1~10)團簇的絕熱電子

4、親和能，分別為：0.81eV（CeSi1），0.48eV（CeSi2），1.23eV（CeSi3），1.39eV（CeSi4），1.74eV（CeSi5），1.89eV（CeSi6），2.28eV（CeSi7），2.20eV（CeSi8），2.64eV（CeSi9），2.36eV（CeSi10）。最后，用自然布局分析（NPA）方法計算了中性分子，陰離子團簇的基態(tài)結構中原子的電荷和偶極矩，以及中性分子團簇的磁矩等性質(zhì)。結果表明：除 CeS

5、i-之外，電荷始終是從Ce遷移到Sin團簇的，Ce原子扮演了電子供體的角色。對于計算的偶極矩，偶極矩最大為12.22D（CeSi9-），偶極矩較小的為4.13D（CeSi），4.68D（CeSi-）。對于計算的中性分子基態(tài)CeSin團簇的磁矩，除了CeSi的總磁矩為4μB之外，其它團簇的總磁矩均為2μB；從Ce原子的局域磁矩可知，CeSin團簇的總磁矩主要是由摻雜的Ce原子所提供。這也說明，摻雜 Ce原子是使無磁性的純 Sin團簇在摻雜