Fe-,3-C-,2-和Ga-,3-N-,3-團簇的理論研究.pdf

1、本文另一個工作是致力于尋找并確定Ga3N3團簇的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并對穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的主要性質(zhì)進行了研究。 我們沿用文獻中構(gòu)建FemCn團簇初始結(jié)構(gòu)的方法，在穩(wěn)定的Fe2C2團簇和Fe3C團簇的基礎(chǔ)上構(gòu)建了108種Fe3C2團簇的初始構(gòu)型。為了確定合理有效的計算水平，我們計算了文獻中提到的Fe2C2團簇和Fe3C團簇的16種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并與文獻的結(jié)果進行比較，證實了我們使用的計算參數(shù)的有效性。經(jīng)過幾何優(yōu)化和振動頻率分析，我們從108種初始構(gòu)型

2、中得到了20個穩(wěn)定的異構(gòu)體。對這20個穩(wěn)定異構(gòu)體我們進行了深入的討論，包括它們的幾何結(jié)構(gòu)，化學(xué)穩(wěn)定性及磁性。結(jié)果顯示，最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是非平面結(jié)構(gòu)的C3結(jié)構(gòu)，結(jié)合能的值為482.978 kcal/mol，自旋多重度是9。在我們的結(jié)果中，對稱性較高的D3h結(jié)構(gòu)并不是最穩(wěn)定的，另外我們也沒有發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的線性結(jié)構(gòu)。Fe3C2團簇20個異構(gòu)體的能隙范圍明顯不同，在化學(xué)反應(yīng)中可以用作不同的用途。Fe3C2團簇的總磁矩主要集中在Fe原子上，C原子上的磁矩

3、有些相對于Fe原子上的磁矩還是反向排列。當(dāng)三個Fe原子中有一個Fe原子是反向排列，必然帶來總磁矩的減小。另外我們發(fā)現(xiàn)對稱性較高的D3h結(jié)構(gòu)每個原子上的磁矩及總磁矩均為0。這些對我們今后繼續(xù)研究FemCn團簇的生長提供了參考。 GaN材料在微電子和光電子等方面有著重要的應(yīng)用，因而從理論上研究這些團簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有重要的意義。為了對Ga3N3團簇能有充分的理解，我們用密度泛函方法的廣義梯度近似泛函(GGA)中的PW91、BLYP、

4、RPBE三種泛函形式，對不同文獻中已經(jīng)報道的Ga3N3團簇23個初始結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。其中有6個結(jié)構(gòu)在三種泛函形式計算水平下都沒有出現(xiàn)虛頻，我們確定為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。對文獻中不同研究者報道的三個不同基態(tài)結(jié)構(gòu)，我們的計算結(jié)果表明它們并不是最穩(wěn)定的。我們得出的Ga3N3團簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)是一個C2v對稱性的平面結(jié)構(gòu)。Ga3N3團簇的六個穩(wěn)定構(gòu)型的HOMO-LUMO能隙Egap有著明顯的不同，范圍在0.599～2.585eV。說明Ga3N3團簇化學(xué)穩(wěn)定性