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《东北师范大学》 2006年
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硅团簇氧化机理的理论研究

臧庆军  
【摘要】: 氧化硅材料在科学与技术领域占有重要地位。近年来用化学气相沉积法生长硅纳米线及其它纳米材料已成为实验和理论研究的热点,引起了人们的高度关注。为了揭示硅纳米材料的生长机理,实验和理论科学家开展了对硅氧团簇的系列研究。实验科学家借助光电子谱等方法研究了小型硅氧阴离子团簇(Si_3O_n~-,n = 1 ~ 6)。实验上还报道了硅中性及阳离子团簇与氧气的反应的研究,结果表明小的阳离子团簇每次有两个硅离子被氧化反应侵蚀掉,如此一直到Si_2~+和Si~+。另外,实验还研究了中等硅离子团簇(Si_n~+,n=10~65)与氧气的反应,结果显示当团簇包含原子数少于29时,反应的主要产物为Si_(n-2)~+和两个SiO原子。另外,对硅原子离子团簇的稳定性研究表明Si_n~+(n = 4, 6, 9, 13, 14, 23)和Si_n~-(n = 18, 21, 24, 25, 28)有较高的稳定性。 在理论方面,已有一系列有关小硅氧团簇(SinOm, n≤5)的研究报道。对Si_nO_m(n=3, 4, 5)中性和带电团簇的理论研究表明,Si_4O_4和Si_5O_5的立体环状结构比其平面结构更稳定。对Si_mO_n [m=1~5, n=1-(2m-1)]团簇的理论研究结果预测了小硅氧团簇的最稳定构型;并对其解离路径进行了分析,结果表明,SiO在解离产物中大量存在,这与实验结果一致。最近又报道了Si/O比率为1∶2 (Si_nO_(2n))和1∶1 (Si_nO_n)的中型硅氧团簇的理论计算研究。Si_nO_(2n)团簇的研究对认识二氧化硅团簇的最稳定结构可提供很有用的信息,同时,对于Si_nO_n团簇的研究有助于揭示硅纳米结构的生长机制。 许多前期的研究工作集中于富氧的硅氧团簇,对于富硅的硅氧团簇的研究尚比较缺乏。然而,富硅团簇的研究对理解硅纳米材料的生长过程非常重要。目前,了解富硅团簇的结构特性,和富硅与富氧团簇结构特征开始受到人们的特别关注。虽然,对于Si_mO_n [m=1~5, n=1-(2m+1)]团簇已有详细的系统研究报道,但其中的硅7原子数目仅有5个,这些体系对清晰了解硅团簇的氧化过程及对比富硅和富氧团簇的特征还不够大。另外,对硅氧离子团簇的研究很少见报道,而实验上通常观测到的是带电的离子团簇。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O613.72;O641.1

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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2 张乾二,林连堂,王南钦,赖善桃;多面体分子轨道的理论方法——Ⅰ、多面体分子轨道构造的一般方法[J];厦门大学学报(自然科学版);1981年02期
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