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《兩種混合原子團(tuán)簇及原子吸附氮化鎵單層的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、兩種混合原子團(tuán)簇及原子吸附氮化鎵單層的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究作者：穆躍文導(dǎo)師：萬建國教授王廣厚教授南京大學(xué)物理學(xué)院南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)物理國家重點實驗室StudyonstructuresandpropertiesoftwokindsofmixedatomicclustersandGaNmonolayeradsorbingatomsbyYuewenMusupervisedbyProf．JianguoWanandProf．GuanghouWangDepartmentofPhysics，NanjingUniversi
2、ty&NationalLaboratoryofSolidStateMicrostructures甥嬲魚垂壘絲墮絲壘些絲型壘壟垂童遜一畢業(yè)論文題目：亟盤遏金愿王國筮叢愿王亟隨氫絲堡皇屋絲結(jié)趁生性廈丑究塑裝查專業(yè)Q墨級博士生姓名：蕉叢塞指導(dǎo)教師(姓名、職稱)：互建國鏨筮至亡星鏊撞納米材料由于其尺寸接近電子的相干長度而呈現(xiàn)出明顯的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)等，在熱力學(xué)、磁性、光學(xué)和導(dǎo)電性等方面表現(xiàn)出迥異于塊體和原子態(tài)的性質(zhì)，因此給醫(yī)學(xué)、制造業(yè)、信息通信、材料學(xué)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域帶來了革命性的變革。近
3、年來，以分子、團(tuán)簇、納米線、納米管和石墨烯等低維結(jié)構(gòu)為基元構(gòu)建納米材料的研究蓬勃發(fā)展，成為納米科學(xué)技術(shù)中最為耀眼的領(lǐng)域之一。這些納米材料不僅擁有廣闊的應(yīng)用前景，而且有助于從介觀的尺度和角度探索微觀系統(tǒng)和宏觀系統(tǒng)之間的內(nèi)在聯(lián)系。團(tuán)簇作為介于微觀原子、分子和宏觀凝聚態(tài)物質(zhì)之間的橋梁，是用來構(gòu)建納米材料的理想基元。在使用團(tuán)簇組裝各種新型納米材料之前，首先要弄清楚其性質(zhì)如何隨尺寸和形貌演化，然后弄清楚如何調(diào)制其性質(zhì)以滿足特定的需求?；旌显訄F(tuán)簇，尤其是二元半導(dǎo)體團(tuán)簇和合金團(tuán)簇，由于其性質(zhì)可以通過改變組分來簡單
4、地調(diào)制，因而受到人們的廣泛關(guān)注。此外，隨著電子元器件和磁存儲器件的飛速發(fā)展，元器件和電路的尺寸越來越小，表面和界面的作用變得愈來愈重要。吸附是一種常見的表面現(xiàn)象，它可以對表面吸附物的活性、材料的磁性和能帶結(jié)構(gòu)等物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生重大影響。在本論文中，我們采用各種經(jīng)驗的和第一性原理的方法對中等尺寸的Ga。Asm團(tuán)簇(n+m=17—24，n．m=O，士1)、Mn原子替代摻雜的Pdn團(tuán)簇(n=3—19)和吸附F、O與N原子的GaN類石墨烯單層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了研究，具體內(nèi)容如下：通過使用遺傳算法(GA)、Ba
5、sin．hoppingMonteCarlo方法(BHMC)結(jié)合Stillinger-Weber經(jīng)驗勢和密度泛函理論(DFT)系統(tǒng)地研究了化學(xué)計量的和非化學(xué)計量的GanAsm團(tuán)簇(n+m=17—24，n—m=0，士1)的結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)和極化性質(zhì)，并重點討論了決定團(tuán)簇極化率的因素。我們發(fā)現(xiàn)研究范圍內(nèi)的所有最低能量結(jié)構(gòu)都是籠形結(jié)構(gòu)，總的鍵的數(shù)目大約是2n+m。團(tuán)簇的總極化率對團(tuán)簇體積表現(xiàn)出近乎與組分無關(guān)的線性依賴關(guān)系。此外，離化勢和組分對極化率也有著重要影響。與化學(xué)計量的GanAsm團(tuán)簇相比，非化學(xué)計量的團(tuán)
6、簇傾向于擁有更大的極化率，但是由于異構(gòu)體效應(yīng)這種奇偶震蕩行為很難在實驗中觀察到。由于擁有特殊的構(gòu)型和特殊的HOMO-LUMO電子分布，GaloAsll表現(xiàn)出反常的電子性質(zhì)，其HOMO-LUMO能隙和離化勢與化學(xué)計量的團(tuán)簇十分相似。通過使用自旋極化的密度泛函方法(DFT)結(jié)合遺傳算法(GA)和嵌入原子勢(EAM)系統(tǒng)地研究了Pdn團(tuán)簇和雙金屬Pdn-1Mn團(tuán)簇(n_3—19)的結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)，并重點討論了摻雜錳的鈀團(tuán)簇的磁性隨尺寸和結(jié)構(gòu)的演化以及錳元素影響鈀團(tuán)簇磁性的機制。首先我們將所得到的Pdn團(tuán)簇與前
7、人的結(jié)果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)了新的最低能量結(jié)構(gòu)，包括Pdll，Pdl2，Pdl4，Pdl7。通過結(jié)構(gòu)和雜化解釋了Pdn團(tuán)簇的總磁矩的跳躍行為。當(dāng)n=3—9時，Mn原子替代摻雜幾乎不改變Pd。團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)，但是隨著團(tuán)簇尺寸增大，摻雜Mn原子傾向于替代一個內(nèi)部原子，使團(tuán)簇發(fā)生結(jié)構(gòu)重構(gòu)，并傾向于形成二十面體基的結(jié)構(gòu)。Mn原子摻雜不僅能增強鈀團(tuán)簇的穩(wěn)定性，而且可以將絕大多數(shù)鈀團(tuán)簇的磁性增強3-5p8。此外，Pdn．1Mn團(tuán)簇的總磁矩表現(xiàn)出臺階行為基礎(chǔ)上的震蕩行為，這種行為與Pd．Mn鍵長密切相關(guān)，并且可歸因于Pd原
8、子和Mn原子之間的小d互作用。使用自旋極化的密度泛函理論研究了具有強烈非金屬性的F、O和N原子以不同覆蓋率(1／8和1／2)吸附在GaN類石墨烯單層上對其磁性和能帶結(jié)構(gòu)的影響。通過吸附F原子可以將間接帶隙半導(dǎo)體的GaN單層轉(zhuǎn)變?yōu)榇判园虢饘伲?dāng)F的覆蓋率增長到很高時，體系又變回非磁性的半導(dǎo)體。我們使用Ising模型和MonteCarlo模擬估算低覆蓋率(1／8)吸附F的GaN單層的的居里溫度為260K。不論是高覆蓋率(1／2)吸附還是低覆蓋率(1／8)吸附
