外电场作用下SixNy(x,y=1,2)分子的激发特性

摘要

近年来，随着光电集成电路的发展，对发光材料的研究越来越受到重视，传统的发光材料存在技术难度大，价格高及硅体晶格匹配困难等缺陷。自Canham发现室温下多孔硅的发光现象以后，人们又掀起了研究硅基发光材料的浪潮。目前，实验研究显示硅基材料的发光光谱已覆盖了从红外、可见到紫外的宽广范围，但是相关的理论研究还相对滞后。材料的微观分子结构还不是很清楚，其发光原理也仍存在很大的争议，而外场作用下分子的激发特性研究又是研究物质发光现象的关键。目前现有的文献主要从理论上研究了无外场作用下分子基态的一些性质，而对分子外电场作用下的结构及激发特性研究还较为少见。因此，从分子水平上研究硅基材料在外场作用下的结构及激发特性是非常重要且有意义的。
　　本文对一些氮化硅分子的微观结构进行了研究，并对其分子结构及分子激发特性在有无外电场作用下作出了细致的研究分析，文中的计算全部在Gaussian03程序包下进行。密度泛函理论DFT是研究分子基态及激发特性的有效而便捷的方法，所以，我们首先应用密度泛函理论方法对SixNy分子(SiN，SiNN，Si2N)的基态结构进行优化，在得到分子稳定构型的基础上，然后再利用含时密度泛函TD-DFT方法，分别研究了SixNy分子在有无外电场作用下的激发特性，进而分析了分子的跃迁振子强度、跃迁矩阵元、激发态能量及其吸收光谱的波长等，从而从理论上分析了SiN分子发光的可能性及机理，并将理论计算结果与实验值相比较，验证了分子的发光特性。而对于(SiNN，Si2N)分子在无外电场作用下的发光特性研究研究，首先进一步证明了分子的结构及结构常数同时验证了(SiNN，Si2N)分子无外电场作用下的发光机理，进而又研究了分子外电场作用下分子发光特性。