平面星形Li_6Si_6团簇的结构及其储氢性能研究

采用密度泛函理论(DFT)方法研究平面星形Li_6Si_6团簇的结构及其储氢性能.结果表明,氢分子能在平面星形Li_6Si_6团簇表面发生吸附,每个Li原子周围均可有效吸附三个氢分子,结构的稳定性及合适的吸氢条件表明平面星形Li_6Si_6团簇在常温常压条件下可以作为储氢媒介.

Si_2C_mN团簇的结构及稳定性的密度泛函理论研究

用密度泛函理论（DFT）的B3LYP/6-311G＊方法，对Si2CmN（m=2-10）团簇的几何构型、振动频率和基态能量等性质进行了研究，讨论了化学键的特征和热力学稳定性。振动频率和振动强度被用来判断体系的基态结构。结果表明，m=2-10的团簇为线性结构，随着m的增大，团簇的自旋多重度均为2，Si原子在C与N原子形成的线性链端部成键，团簇的基态能量近似线性增大。m为偶数的Si2CmN团簇比m为奇数的更为稳定。

Si_2C_(m-2)(m=4～15)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G*方法,对Si2Cm-2(m=4～15)团簇的几何构型、电子结构、振动频率等性质进行了研究,讨论了化学键的特征和热力学稳定性,比较了Si2Cm-2团中环状和线状结构的差异.结果表明,m=4～13的团簇为线状结构,m=14～15的团簇为环状结构.在线状结构中,随着m增大,自旋多重度出现1、3交替变化,并且Si原子倾向于在C链端部成键;环状结构中,C原子形成环状,2个Si原子处于椭圆环状构型的两端.m为奇数的Si2Cm-2团簇比m为偶数的更为稳定.

Na修饰正四面体Si4团簇的结构及储氢性能研究

基于碱金属钠原子修饰的正四面体Si4小团簇,采用明尼苏达密度泛函(M06)方法研究其结构及储氢性能。结果表明:Na原子可以在正四面体Si4的四个面上对Si4团簇进行修饰形成Na4Si4团簇的稳定结构, Na原子在Si4表面不发生聚合;氢以分子的形式在Na原子周围发生吸附,每个钠原子均可以有效吸附6个氢分子,其氢分子的平均吸附能为3.926~9.927 kJ·mol^-1,储氢质量分数达19.15%。因此,碱金属钠原子修饰正四面体Si4团簇在室温条件下作为储氢材料是可行的。

笼型Li_6Si_5团簇的结构和储氢性能研究

利用密度泛函M06方法,在6-311+G(d, p)基组水平上对Si_5和Li修饰的Si_5团簇的几何结构和电子性质及储氢性能进行理论计算研究.结果表明, Si_5团簇最低能量构型为笼型结构,纯Si_5团簇不能有效吸附氢分子. Li原子的引入显著改善了Si_5团簇的储氢能力.以六个Li原子穴位修饰Si_5团簇为载体,每个Li原子周围可以有效吸附三个氢分子,其氢分子的平均吸附能为2.395 kcal/mol,储氢密度可达16.617 wt%.合适的吸附能和较高储氢密度表明Li修饰Si_5团簇有望成为理想的储氢材料.

Li原子修饰笼型Si_6团簇的结构和储氢性能

利用杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311+G(d,p)基组水平上对Si_6和Li修饰的Si_6团簇的几何结构和电子性质及储氢性能进行模拟计算和理论研究.结果表明,Si_6团簇最低能量构型为笼型结构,纯Si_6团簇不能有效吸附氢分子.Li原子的引入显著改善了Si_6团簇的储氢能力.以两个Li原子端位修饰Si_6团簇为载体,其氢分子的平均吸附能为1.692~2.755 kcal/mol,每个Li原子周围可以有效吸附五个氢分子,储氢密度可达9.952 wt%.合适的吸附能和较高储氢密度表明Li修饰Si_6团簇有望成为理想的储氢材料.

Na^+修饰Si_5^(-6)团簇的结构及其储氢性能

本文采用密度泛函理论(DFT)研究Na_7Si^+_5阳离子团簇的结构及其储氢性能。结果表明,氢分子在一价碱金属Na^+阳离子修饰的负六价阴离子Si【math110z】团簇结构中发生表面吸附,每个Na^+都可以吸附四个氢分子,并且氢分子具有比较合适的吸附能。较高的储氢密度和合适的氢吸附能表明Na^+阳离子修饰Si【math111z】阴离子团簇在常温常压条件下可以作为氢气的存储媒介。

Si_(60)团簇及其衍生物的研究进展

在大量文献事实基础上,结合C_(60)的性质、合成等背景知识,着重评述了Si_(60)团簇及其衍生物的最新研究进展,其中包括对其结构的计算模拟结果、Si团簇结构稳定化的方法、Si_(60)的分子动力学模拟实验及Si团簇的制备方法,并通过与C_(60)进行对比,得出一些规律,为Si_(60)的研究提供了思路。

Si_6团簇与Si(111)表面碰撞的分子动力学模拟

利用紧束缚分子动力学方法模拟研究了Si6团簇与Si(111)表面碰撞的微观过程 .结果表明 :Si6团簇在表面再构并吸附的能量阈值为 10eV ,损伤域能为 6 0eV .通过对碰撞结果的讨论得到了改变轰击能量可以控制外延生长的结构的结论 .

一步法制备BN/Si复合团簇结构

以球磨的B/BN混合物为原料,采用一步法在蘸有催化剂的硅片上合成了大量BN纳米刺包裹在Si纳米或微米线上的复合团簇结构。EDS和SAED表明外层的纳米刺是六方BN多晶,里面包裹的Si纳米或微米线则是立方的Si单晶。实验结果表明合成温度对BN/Si复合结构形成有重要影响,只有在1250℃以上的温度才会生成BN/Si复合团簇结构,另外只有当硅片与样品接触时才会形成复合产物。PL光谱显示复合产物在360 nm的激发下,其发光峰在303 nm(4.1 eV)和423 nm(2.93 eV)处。

基于TDDFT理论的Si_8团簇结构及其电子性质的数值分析研究

采用基于广义梯度近似(GGA)的含时密度泛函TDDFT方法对Si_8团簇的空间构型与对称性,能隙及电子性质进行了模拟分析,在模拟过程中采用GGA近似方法对Si_8团簇的基态能量进行截断处理。结果表明,具有C1和C2v对称性的Si_8团簇的化学稳定性相对较好,具有Cs对称性的Si_8团簇化学稳定性最差;具有D4d对称性构型和C2v对称性3a构型的Si_8团簇的平均结合能最小,团簇的稳定性最差。

氧原子在X@Al_(12)(X=C,Si,P^+)团簇吸附性质的研究

利用密度泛函理论了对X@Al_(12)(X=C,Si,P^+)团簇吸附氧原子特性进行了研究,分别分析了氧原子在三个吸附位置(顶位置、桥位置和空位置)的氧原子吸附能,HOMO-LOMO能隙和电荷转移等性质.结果表明氧原子更倾向于吸附在空位位置.C@Al_(12)和Si@Al_(12),P^+@Al_(12)在对氧的吸附性质上比较接近.氧在X@Al_(12)(X=C,Si,P^+)的吸附性质与Al_(13)^-有显著不同.在Al_(13)^-O中O是倾向于以桥位形式吸附在Al_(13)^-上的.X@Al_(12)(X=C,Si,P^+)和Al_(13)^-的电子结构有着明显的差异,这导致了O在这些团簇表面不同的吸附形式,表明掺杂可以有效的改变团簇的性质.

氮、碳原子在X@Al_(12)(X=Al^-,C,Si,P^+)团簇吸附性质的研究

使用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)对X@Al12(X=Al",C,Si,P+)等幻数团簇吸附氮原子和碳原子性质进行研究.分析氮原子和碳原子在X@Al12表面的吸附位置,还分析了Al-N和Al-C键长,最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道的能隙,吸附的结合能和电荷转移等性质.结果表明氮原子和碳原子都倾向于空位吸附.尽管X@Al12(X=Al-,C,Si,P+)性质都很稳定,但很大的结合能表明氮原子和碳原子都能稳定地束缚在这些团簇表面.但是由于中性的Al13团簇不具有满壳层的电子结构,它对N和C的吸附性质明显不同于具有满壳层电子结构的X@Al12(X=Al-,C,Si,P+)团簇,表明掺杂可以有效地调节团簇的性质,从而获得所期望的性质.

Si4团簇电子输运性质的第一性原理计算

采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的方法对Si4团簇与Au(100)电极空位相连的纳米结点的电子输运性质进行了理论模拟计算,得到了纳米结点在不同距离下的几何结构、电子结构、电导、透射谱、电荷转移量;讨论了当距离dz=12.004A时纳米结点的电导、电流随电压的变化关系.

Si_(60)团簇的结构及其与Si(111)面间碰撞的分子动力学模拟

利用紧束缚分子动力学退火方法模拟研究了Si6 0 团簇的稳定结构和基态能量 ,结果表明Si6 0 团簇为具有T对称性的截顶二十面体的富勒烯结构 ,平均键长为 0 2 36nm ,直径为 0 933nm ,原子结合能为 4 .4 5eV atom ,Jahn Teller效应对Si6 0 团簇的结构有很大影响 .通过对Si6 0 分子和Si(1 1 1 )面碰撞机理的粒子数、体积和能量不变分子动力学模拟 ,发现Si6 0 分子吸附在Si(1 1 1 )面所需要的垂直入射动能为 4 0eV ,Si6 0 分子远不如C6 0

耦合形貌对Si4团簇电子输运影响的第一性原理计算

运用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的方法,对Si4团簇与Au（100）-3×3两电极以顶位-顶位、顶位-空位、空位-空位三种形貌相连构成的Au-Si4-Au纳米结点的拉伸过程进行第一性原理模拟,计算不同构型纳米结点在不同距离的电导和结合能.讨论耦合形貌、距离对结点电导的影响,结合能的计算表明三种不同耦合形貌结点存在稳定平衡结构,其平衡电导分别为0.71 G0、0.96 G0和2.44 G0,且在-1.2 V-1.2 V的电压范围内,三种不同耦合形貌结点稳定结构表现出类似金属的导电特性,其I-V关系都近似为直线.计算结果表明Si4团簇与电极的耦合形貌、两极距离对纳米结点电子输运有重要影响.

Si_(60)团簇与Si(111)面斜撞的模拟研究

利用普适的紧束缚分子动力学模拟研究Si60团簇与Si(111)面的有角度碰撞机理,结果表明:整个碰撞过程反弹、结构重构和弛豫等过程,入射角度对碰撞结果有重要影响,Si60分子易和Si(111)面发生化学反应.在斜碰下随入射动能的增大,e(碰撞的非弹性程度)值增大,Si60团簇保持结构特性吸附于Si(111)表面的能量域值在50~70 eV之间.

退火对富硅氮化硅薄膜的结构和发光的影响

采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD),在低衬底温度下制备了富硅氮化硅薄膜。利用红外吸收谱(IR)、XPS光电子能谱和光致发光谱(PL),研究了不同的退火温度对薄膜结构和发光的影响。研究发现,薄膜经退火后,在发光谱中出现一强的发光峰。当经过900 ℃退火后,随着与硅悬键有关的发光峰的消失,该强的主发光峰发生了明显的蓝移,并且有所宽化。蓝移现象源于高温退火后,在薄膜中有小尺寸的 Si团簇形成。通过实验结果分析,提出薄膜的发光起因于包埋在氮化硅中的Si团簇。

富硅量不同的富硅氮化硅薄膜的光致发光研究

采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD),在低衬底温度下制备了系列富硅量不同的富硅氮化硅薄膜,且所有样品分别经过不同温度的退火。通过X射线光电子能谱(XTP)的测试证实了薄膜中硅团簇的存在。对不同富硅量的氮化硅薄膜做了红外和光致发光的比较研究。由不同富硅量薄膜中硅团簇的尺寸变化对发光峰的影响,得出了发光来源于包埋于氮化硅薄膜中由于量子限制效应而使带隙增大了的硅团簇。