收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

表面支撑的钽掺杂硅团簇几何和电子结构性质研究

郑琳琳  
【摘要】: 团簇是介于微观和宏观之间的一物质结构新层次,由于量子尺寸效应,团簇的稳定性、磁学和光学等常会表现出很多新颖的性质。硅作为微电子领域一种重要的半导体材料,其团簇形式已被众多的理论和实验所研究,纯的硅团簇不像炭的团簇那样稳定。通过掺杂适当的过渡金属原子,不但有效改善了纯的硅团簇的稳定性,而且大大改善了硅团簇的电子特性。之前对过渡金属硅团簇的理论研究多集中于对自由团簇的研究,本文考虑到实验中的具体环境(如:衬底),建立了一系列graphene表面支撑的TaSin(n=1-3,12)团簇的计算模型,并采用密度泛函方法对该体系的几何和电子结构进行计算研究。另外,论文最后报道了d电子数目互补的过渡金属Irn和Tan(n=4-10,12,13)自由团簇的对比研究。 第三章主要运用MedeA-VASP软件中的PAW密度泛函理论方法研究了graphene表面支撑的TaSin(n=1-3,12)团簇的几何稳定性、电子转移特性、差分电荷密度。结果表明,TaSin (n=1,2,3)团簇最稳定的吸附位置都是Ta原子在芯(H)位上,而TaSi12只能吸附在顶(T)位上。前者的Ta—-Si键长以及它们距graphene表面的距离,发生了较大的变化,而TaSi12的几何结构几乎没有变化。这是因为Si原子数目较小的时候,如n=1或2时,团簇中的Ta原子与graphene表面的C原子相互作用比较强,因而团簇与表面的相互作用大;随着Si原子数目增大,Ta原子慢慢被Si原子团簇包围,减弱了与graphene表血的相互作用,当n=12时,TaSi12中Ta原子已经被Si原子完全包裹在中心,因此团簇几乎和表面之间没有相互作用。从吸附能的数值上看,平均吸附能随着Si原子数目增加而减小。TaSi和TaSi2在graphene表而是化学吸附,TaSi3和TaSi12则是物理吸附。在吸附过程中,由于过渡金属钽与石墨烯之间存在电荷转移,这就导致了石墨烯电子结构将被掺杂,随着团簇尺寸的不同,这种掺杂方式也不同,当团簇尺寸较小时,这种掺杂表现出n型掺杂,而团簇较大尺寸时,则为p型掺杂。 第四章主要运用ADF软件中考虑相对论的密度泛函方法对同处于第六周期、但d电子数目互补的过渡金属Irn和Tan(n=4-10,12,13)团簇的的几何结构稳定性,电子结构和磁性等性质。Irn团簇的基态结构主要以非紧凑的棱柱、简立方等中空结构为增长方式,而Ta。团簇的基态结构则按紧凑密堆积结构为增长方式。Irn和Ta。的平均结合能都表现出尺寸效应,随尺寸增大,团簇的结合能也不断增大,但增加方式有所不同,Irn团簇的结合能曲线表现出微弱的奇偶振荡,而Tan团簇的增长曲线比较平滑,总体看来,Tan团簇的平均结合能远大于Irn团簇的。Irn(n=4-10)的能量二阶差分,最低未占据轨道和最高占据轨道之间的能隙(HOMO-LUMO gap)及原子平均磁矩都随团簇尺寸表现出比较明显的奇偶振荡,而Tan(n=4-10)的这些参量曲线振荡表现较弱, Irn的偶数团簇相对稳定,而Tan的奇数团簇更稳定。另外,除Ta4团簇LUMO-HOMO能隙较大外,其余的Ir。和Tan团簇的能隙都很小,说明它们都有较强的活性;Irn(n=4-7)的原子平均磁矩明显高于相应尺寸的Tan团簇,n8的Irn团簇的平均磁矩和相应尺寸的Tan团簇都相对较低。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘振永;任世伟;孙敬伟;;14粒子Gupta团簇的3次融化现象[J];河北师范大学学报(自然科学版);2007年06期
2 左春英,丁言镁,王建华;微波的生物非热效应的机理研究[J];沈阳师范大学学报(自然科学版);2005年03期
3 许向华;商勇;;密度泛函理论研究Ni_n团簇的基态结构和性质[J];潍坊学院学报;2007年06期
4 韩小静;王音;林正喆;张文献;庄军;宁西京;;团簇异构体生长概率的理论预测[J];物理学报;2010年05期
5 程旭;王清;陈伟荣;董闯;;基于团簇的Fe-B-Y-Nb四元块体非晶合金[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2008年04期
6 方芳;蒋刚;;Pb_n(n=2~9)团簇的几何结构和电子特性[J];湖北民族学院学报(自然科学版);2008年01期
7 陈宏善;刘百幸;李向富;;(AgI)_6团簇的简正模式及其热熔化性质[J];西北师范大学学报(自然科学版);2009年03期
8 侯廷平;温德志;卢建夺;;用切割投影法探讨Cd-Yb二十面体准晶原子模型[J];武汉科技大学学报(自然科学版);2007年06期
9 刘存海;孔祥和;孙志青;乔光;张树东;;氨团簇(NH_3)_n(n=2~8)结构的密度泛函理论研究[J];原子与分子物理学报;2008年02期
10 尚明辉;韦世豪;诸跃进;;小体系[Ti_n-mH_2]~x(x=-1,0,+1)的几何结构和电子性质[J];宁波大学学报(理工版);2009年04期
11 尹跃洪;陈宏善;张材荣;宋燕;;AgBr和AgI团簇结构的研究[J];原子与分子物理学报;2006年06期
12 陈守刚;于美燕;胡保革;王昕;刘英才;于帅琴;张伟伟;尹衍升;;(ZrO_2)_n(1≤n≤5)团簇的结构及其光谱特征[J];硅酸盐学报;2007年01期
13 王华兰;龚建军;;氧原子诱导团簇的磁性淬灭[J];湘潭师范学院学报(自然科学版);2009年02期
14 李恩玲;马德明;刘满仓;王雪文;;氮化镓中性和离子团簇结构与振动光谱的研究[J];光学学报;2009年12期
15 吴斌;刘莹;韩彩芹;骆晓森;陆建;倪晓武;;乙醇-水溶液中团簇分子的基元荧光光谱研究[J];光谱学与光谱分析;2010年05期
16 张大忠,孙官清,刘仲阳,陈剑宣,李国盛;氮化碳(CN)团簇纤维初探[J];物理;1998年05期
17 陈华宝;镍小团簇的基态结构和能量[J];连云港职业技术学院学报;2001年04期
18 陈华宝,王保林;小金团簇的基态结构和能量[J];四川师范大学学报(自然科学版);2001年03期
19 郭仁青;段海明;;过渡金属Co、Rh、Ir团簇结构演化行为[J];原子与分子物理学报;2008年05期
20 张林;张彩碚;祁阳;;低温下Au_(959)团簇负载于MgO(100)表面后结构变化的分子动力学研究[J];物理学报;2009年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 尤静林;王媛媛;王威;郑少波;徐建伦;;硅酸盐高温熔体的振动光谱与团簇结构模型[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
2 刘让苏;刘海蓉;周丽丽;田泽安;梁永超;;液态金属Al凝固过程中纳米级团簇的形成特性与表征研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
3 严宝珍;胡高飞;林天乐;;用~(17)O-核磁共振研究饮用水的团簇结构特征[A];中国化学会第十三届有机分析与生物分析学术会议论文集[C];2005年
4 高廷红;谢泉;朱长银;刘让苏;周丽丽;;冷速对液态Ca_7Mg_3合金快速凝固过程中团簇结构的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
5 刘让苏;刘海蓉;王鑫;田泽安;侯兆阳;;金属凝固过程中纳米级团簇结构的形成、演变与表征研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(6)[C];2007年
6 侯兆阳;;液态金属凝固过程中团簇结构的形成与演变特性的分子动力学模拟研究[A];2007“与统计有关的凝聚态物理中一些数值计算问题”研讨会论文集[C];2007年
7 赵婷;尤静林;王媛媛;汪磊;马兰;;NaF-AlF_3二元系铝氟四面体团簇结构的拉曼光谱表征与量子化学从头计算[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
8 王志超;尤静林;王媛媛;牛玉静;戴苏娟;;二元碱金属硅酸盐玻璃团簇结构的Raman光谱的定量分析[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
9 ;材料计算与应用[A];2010中国材料研讨会论文摘要集[C];2010年
10 侯兆阳;刘让苏;;过冷液体形核动力学特性的团簇跟踪研究[A];第七届全国液体和软物质物理学术会议程序册及论文摘要集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 纪维霄;过渡金属双原子掺杂硅团簇的理论研究[D];南京师范大学;2011年
2 秦薇;硅锗团簇的结构、稳定性及电子性质的理论研究[D];吉林大学;2010年
3 温俊青;Ⅷ簇元素基混合团簇的结构,稳定性和磁性研究[D];西北大学;2011年
4 李贵发;针对液态金属结构遗传性的铝团簇演变特性的计算研究[D];湖南大学;2009年
5 赛琳伟;基于遗传算法的团簇结构全局搜索[D];大连理工大学;2012年
6 王晓青;Ti-Zr基团簇结构和物理化学性质的理论研究[D];西北大学;2012年
7 王玲;分子动力学方法研究He在金属中的行为以及金属团簇结构、生长动力学过程[D];复旦大学;2005年
8 马德明;砷化镓材料的团簇及其光电特性研究[D];西安理工大学;2009年
9 姚长宏;铝团簇微观结构的分子动力学研究[D];浙江大学;2007年
10 杨磊;金属熔体团簇类型及其在凝固过程中的作用[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵荟艳;铁钴镍团簇的氮掺杂效应和金团簇结构演化的理论研究[D];河北师范大学;2010年
2 王伟超;碱金属含氮化合物二元团簇的密度泛函理论研究[D];兰州理工大学;2011年
3 高从花;镍合金团簇的密度泛函理论研究[D];江苏科技大学;2010年
4 郑琳琳;表面支撑的钽掺杂硅团簇几何和电子结构性质研究[D];西北大学;2010年
5 冯艳;支撑钴团簇熔化行为的分子动力学模拟[D];新疆大学;2010年
6 邱宇;分子动力学结合不同势研究Ir团簇熔化性质[D];新疆大学;2008年
7 陈永静;社会情感优化算法在团簇结构优化中的应用研究[D];太原科技大学;2011年
8 陈楚;分子动力学模拟金属团簇的预熔化[D];新疆大学;2006年
9 代小红;Co_(n-x)Mn_x(n=0-9,x=0-9)团簇的结构演化和电磁性质研究[D];西南大学;2010年
10 陈莉莉;掺杂铝团簇吸附氧特性的第一性原理研究[D];安徽大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978