论文摘要
团簇的微观结构特点和奇异的物理化学性质为新材料的制备和发展开辟了一条途径，团簇纳米材料的各种性质不仅与团簇的尺寸有关，还与团簇的原子构型和电子结构有关，因此理论与实验上都在使用各种方法对团簇的稳定构型和电子结构等微观机制进行探索。硅是重要的半导体材料，研究发现，纯硅团簇的稳定性较差，而在其中掺入金属原子可以提高硅团簇的稳定性，并且可以改善其性质，得到新的功能材料，所以，对金属掺杂硅半导体混合团簇的研究具有十分重要的科学意义和实际应用价值。本文运用密度泛函方法对锌掺杂的硅基混合团簇进行了系统的理论研究，讨论了ZnSin（n=1-6）团簇的几何稳定性与电子结构性质。本文第一章介绍了团簇、硅及其混合团簇的研究现状，第二章对理论计算的量子力学理论基础做了简要介绍，讨论了团簇研究领域的新进展及有关团簇材料设计的量子化学计算方法。本文第三章运用杂化密度泛函理论系统研究了ZnSin（n=1-6）团簇体系的几何结构和电子特性，在（U）B3LYP／LanL2DZ水平上对ZnSin（n=1-6）团簇的各种几何构型进行了优化计算，确定了ZnSin（n=1-6）团簇的基态几何构型，并在此基础上讨论了相对最稳定结构的分裂能、自然布居、自然电子构型、Mulliken原子净布局及重叠布局、HOMO-LUMO能隙等。结果表明，ZnSin（n=1-6）团簇中分裂能D（n，n-1）中最大的是D（3，2），在自旋S=1／2的ZnSi3团簇是ZnSin（n=1-6）团簇中最稳定的构型，这一点与RhSin（n=1-6）团簇的结构相似；自然布居分析表明主要是Zn原子失电子，Si原子得电子，并且电子主要从Zn原子的4s轨道和Si原子3s轨道上转移到Si原子3p轨道上，ZnSin（n=1-6）团簇中Si-Si之间相互作用比Zn-Si之间相互作用强；最后由HOMO-LUMO能隙分析，得到ZnSi3团簇的的化学稳定性较强，所以ZnSi3团簇是ZnSin（n=1-6）团簇中稳定性最强的一个，而ZnSi2团簇是ZnSin（n=1-6）团簇中化学活性最强的一个。本文第四章介绍了理论模拟计算在团簇分子及纳米材料设计中的重要作用，当前研究工作的取得的一些收获，面临的机遇与挑战，对今后研究工作的打算。
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标签：硅团簇论文; 密度泛函理论论文; 分裂能论文; 自然布居论文; 自然电子构型论文; 原子净布局论文; 重叠布局论文; 能隙论文;