AlnN2(n=1-18)團簇的幾何和電子結構的第一性原理研究.pdf

1、采用團簇研制新型材料是近年來團簇研究由基礎向應用發(fā)展的重要方面,而作為第三代半導體材料的氮化鋁,其團簇的研究得到了廣泛的關注。本論文基于密度泛函理論的第一性原理的計算方法(全勢能線性Muffin-tin軌道分子動力學方法和Dmol3程序的結合),對在光電子領域具有廣泛應用的氮化鋁材料的AlnN2(n=1-18)團簇的幾何和電子結構做了系統(tǒng)的研究。
　　 在幾何結構方面,我們首先利用全勢能線性Muffin-tin軌道分子動力學方法

2、(FP-LMTO)對初始結構進行廣泛的搜索,選擇能量較低的初始結構,對稱性高的結構,以及前人報道過的穩(wěn)定結構,利用Dmol3程序進行優(yōu)化,從而獲得AlnN2團簇的穩(wěn)定結構,最后分析團簇的穩(wěn)定結構隨著鋁原子數(shù)目增加的變化規(guī)律。對團簇的基態(tài)結構研究發(fā)現(xiàn),當鋁原子數(shù)n≦5時,團簇的基態(tài)結構為平面,其中鋁原子數(shù)為1和2的團簇存在N-N鍵,鋁原子數(shù)從3開始,團簇的N-N鍵消失,Al-N鍵的形成對團簇的穩(wěn)定性有重要作用。而當n=6開始,團簇的基態(tài)結

3、構開始出現(xiàn)立體結構。對鋁原子數(shù)在n=6-11過渡范圍,團簇的最穩(wěn)定結構大體上都是在Al6N2的八面體基態(tài)結構的基礎上添加相應的Al原子而得到.鋁原子數(shù)從12開始的團簇,AlnN2團簇的最穩(wěn)定結構出現(xiàn)了Al13團簇基態(tài)結構的框架,其中Al12N2是在Al13N2的基礎上減去一個Al原子而得到。當n≥13時,團簇的基態(tài)結構是在Al13N2正二十面體的基礎上添加相應的Al原子。
　　 對于團簇基態(tài)結構的穩(wěn)定性,我們計算了平均每原子的結