硅與鋅混合團簇幾何構型及電子結構的研究.pdf

1、團簇的微觀結構特點和奇異的物理化學性質為新材料的制備和發(fā)展開辟了一條途徑，團簇納米材料的各種性質不僅與團簇的尺寸有關，還與團簇的原子構型和電子結構有關，因此理論與實驗上都在使用各種方法對團簇的穩(wěn)定構型和電子結構等微觀機制進行探索。硅是重要的半導體材料，研究發(fā)現，純硅團簇的穩(wěn)定性較差，而在其中摻入金屬原子可以提高硅團簇的穩(wěn)定性，并且可以改善其性質，得到新的功能材料，所以，對金屬摻雜硅半導體混合團簇的研究具有十分重要的科學意義和實際應用價值

2、。本文運用密度泛函方法對鋅摻雜的硅基混合團簇進行了系統(tǒng)的理論研究，討論了ZnSi<,n>(n=1-6)團簇的幾何穩(wěn)定性與電子結構性質。 本文第一章介紹了團簇、硅及其混合團簇的研究現狀，第二章對理論計算的量子力學理論基礎做了簡要介紹，討論了團簇研究領域的新進展及有關團簇材料設計的量子化學計算方法。 第三章運用雜化密度泛函理論系統(tǒng)研究了ZnSi<,n>(n=1-6)團簇體系的幾何結構和電子特性，在(U)B3IYP/LanL2

3、DZ水平上對ZnSin(n=1-6)團簇的各種幾何構型進行了優(yōu)化計算，確定了ZnSi<,n>(n=1-6)團簇的基態(tài)幾何構型，并在此基礎上討論了相對最穩(wěn)定結構的分裂能、自然布居、自然電子構型、Mulliken原子凈布局及重疊布局、HOMO-LUMO能隙等。結果表明，ZnSi<,n>(n=1-6)團簇中分裂能D(n,n-1)中最大的是D(3,2)，在自旋S=1/2的ZnSi<,3>團簇是ZnSi<,n>(n=1-6)團簇中最穩(wěn)定的構型，這

4、一點與RnSi<,n>(n=1-6)團簇的結構相似；自然布居分析表明主要是Zn原子失電子，Si原子得電子，并且電子主要從Zn原子的4s軌道和Si原子3s軌道上轉移到Si原子3p軌道上，ZnSi<,n>(n=1-6)團簇中Si-Si之間相互作用比Zn-Si之間相互作用強：最后由HOMO-LUMO能隙分析，得到ZnSi<,3>團簇的的化學穩(wěn)定性較強，所以ZnSi<,3>團簇是ZnSi<,n>(n=1-6)團簇中穩(wěn)定性最強的一個，而 ZnSi