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《中等尺寸znse團(tuán)簇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子性質(zhì)研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、中等尺寸ZnSe團(tuán)簇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子性質(zhì)研究4—.巢麗潔鹽城師范學(xué)院新能源與電子工程學(xué)院文章研宄丫屮等尺寸的(ZnSc)n(n=24,28,36,48)團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子性質(zhì).通過手工搭建和從體材料中切割得到團(tuán)簇構(gòu)型，并參考了其它n-IV族團(tuán)簇的一些低能結(jié)構(gòu)，使用DMol軟件包進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能量計(jì)算.研宄結(jié)果表明，中等尺寸的(ZnSe)n團(tuán)簇，當(dāng)n=24,28和36時(shí)，籠狀和管狀結(jié)構(gòu)的能量最低；當(dāng)n=48時(shí)，纖鋅礦(WZ)體材料結(jié)構(gòu)的能量最低;籠狀結(jié)構(gòu)、管狀結(jié)構(gòu)具有相對較大的H0M0-LUM0能隙，而洋蔥結(jié)構(gòu)和WZ體材料結(jié)構(gòu)的能
2、隙相對較小.關(guān)鍵詞：團(tuán)簇;結(jié)構(gòu);電子性質(zhì);密度泛函理論;小團(tuán)簇結(jié)構(gòu)中，當(dāng)n〈6時(shí)，二維平面結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定;但當(dāng)時(shí)，三維空心籠狀結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定劉信平等人研宄了ZnSe小團(tuán)簇的分子熱力學(xué)性質(zhì)，結(jié)果表明:在298~1150K溫度范圍內(nèi)，Zn與Se反應(yīng)的&由能值均為負(fù)，且隨著溫度的升高，自由能值負(fù)的越多U1.孫美玉等人比較了ZnSedQZn2Sc兩種團(tuán)簇，發(fā)現(xiàn)ZnSe2團(tuán)簇更穩(wěn)定；同時(shí)分析了兩種團(tuán)簇的最高占據(jù)軌道與最低軌道間的能隙（HOMO-LUMO能隙），得出兩種團(tuán)簇均具有導(dǎo)電性，且ZnSe2KZn2Se的導(dǎo)電性強(qiáng)[5].Wang等人研宄丫屮等
3、尺寸的ZnO團(tuán)簇的生長序.研宄表明，籠和管結(jié)構(gòu)是ZnO團(tuán)簇的最優(yōu)選的結(jié)構(gòu)基序.洋蔥結(jié)構(gòu)隨著尺寸的增加而更加穩(wěn)定M.Chen等人研宄了中等尺寸的ZnS團(tuán)簇，得到了相似的結(jié)論.即對于中等尺寸的團(tuán)簇，空心的籠狀和管狀結(jié)構(gòu)能量最低.隨著團(tuán)簇尺、r的增大，洋蔥結(jié)構(gòu)能量越來越低m.而屮等尺寸的ZnSe閉簇的結(jié)構(gòu)和物性還沒有人研宂過.為丫找出屮等尺寸ZnSe團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性及電子性質(zhì)，為其進(jìn)一步的應(yīng)用提供必耍的理論支持，本文研宄了中等尺寸的ZnSe團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子性質(zhì),考慮了四種尺寸的(ZnSe)n(n=24,28，36，48)團(tuán)簇.計(jì)算
4、結(jié)果表明，當(dāng)尺寸較小時(shí)，籠狀和管狀兩種結(jié)構(gòu)的能量最低;隨著尺寸的增大，WZ體材料結(jié)構(gòu)的能量最低.籠狀結(jié)構(gòu)、管狀結(jié)構(gòu)具有相對較大的HOMO-LUMO能隙，而洋蔥狀結(jié)構(gòu)和WZ體材料狀的結(jié)構(gòu)的能隙相對較小.2計(jì)算方案我們的計(jì)算采用了DMol軟件包中密度泛函理論[8-9]，我們選擇了全電子和DND基矢.DIIS方法被用來加速自旋極化自洽場收斂.我們還釆用了熱拖尾來加速這一收斂過程.為了準(zhǔn)確計(jì)算，我們選擇了八重計(jì)劃對電荷密度和庫侖勢進(jìn)行多極展開.交換關(guān)聯(lián)勢我們選擇丫GGA/PBE皿.自洽場計(jì)算時(shí)，總能量的收斂標(biāo)準(zhǔn)為10Ha,力的收斂標(biāo)準(zhǔn)0.0
5、02Ha/，位置移動收斂標(biāo)準(zhǔn)為0.005.對于中等尺寸ZnSe團(tuán)簇，我們在手工搭建和簡單的化學(xué)直覺的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一定數(shù)量的候選結(jié)構(gòu).此外，還從WZ體材料切割出一些團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，并參考了其它II-IV族團(tuán)簇的一些低能結(jié)構(gòu)，作為團(tuán)簇穩(wěn)定性研究的候選結(jié)構(gòu).PBE/DND的準(zhǔn)確性在前面關(guān)于團(tuán)簇和納米線的研宄工作屮已經(jīng)得到檢驗(yàn)[7,11-14].相信我們的計(jì)算方案對描述中等尺寸(ZnSe)n團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子性質(zhì)是可信的.3結(jié)果和討論3.1幾何結(jié)構(gòu)3.1.1(ZnSe)24團(tuán)簇圖1和圖2分別畫出了(ZnSe)24團(tuán)簇最低能量結(jié)構(gòu)以及兒個(gè)具有代
6、表性的亞穩(wěn)結(jié)構(gòu).括號里的數(shù)值代表它們和最低能量結(jié)構(gòu)間的能量差，數(shù)值越大，表示它們的穩(wěn)定性越低.圖1(ZnSe)24團(tuán)簇最低能量結(jié)構(gòu)以及部分低能結(jié)構(gòu):大球代表Zn原子;小球代表Se原子Fig.1Thelowest-energystructureandsomelow-energy-structuresof(ZnS)24clusters:bigball,Znatom;smallball,Seatom卜載原圖最穩(wěn)定的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)(48a，SJ是一個(gè)雙層籠結(jié)構(gòu).亞穩(wěn)態(tài)籠結(jié)構(gòu)(48b，D.J,由40個(gè)(ZnSe)2環(huán)組成，只比最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(48a)能
7、量高0.010eV.心形環(huán)狀結(jié)構(gòu)(48c,C,),由38個(gè)(ZnSe)2環(huán)組成，比(48a)能量高0.019eV?結(jié)構(gòu)(48d,D6d)可視為心形籠結(jié)構(gòu)，能量比(48a)的高0.037eV.而由32個(gè)(ZnSe)2和8個(gè)(ZnSe)3組成WZ體材料結(jié)構(gòu)(48e，C2v)比(48a)能量高0.037eV.(48f，0)為空心籠結(jié)構(gòu)，它包含8個(gè)(ZnSe)4環(huán)，8個(gè)(ZnSe)3環(huán)和8個(gè)(ZnSe)2環(huán)，它的能量比最低能量結(jié)構(gòu)(48a)高0.038eV.比較圖1的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，我們發(fā)現(xiàn)(ZnSe)和(ZnSe)4環(huán)越少，結(jié)構(gòu)相對就會越穩(wěn)定.
8、說明(ZnSe)3環(huán)和(ZnSe)4環(huán)的存在會使體系能量升高.亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)(48g,C2)比(48a)能量高0.038eV.(48h,D2d)構(gòu)型有一個(gè)雙籠式結(jié)構(gòu)，即2個(gè)由6個(gè)(ZnSe)3和(ZnSe)2組成的空心籠由5個(gè)(ZnSe)
