SiX（n=4，5）与SiX（m=1，2，3，4）原子簇结构与稳定性的理论研究

摘要

本文利用Guassian98计算程序，用含有电子相关的密度泛函(DFT)中的B3LYP方法，在考虑极化函数的6-311G*基组水平上，首先对纯的Sin(n=2-6)原子簇的几何构型进行了优化及频率计算。在此基础上，分别用第二周期和第三周期原子来取代Si5和Si6原子簇中的Si原子或添加在Si4和Si5原子簇上，得到Si4X和Si5X原子簇的稳定构型。并对它们的热力学稳定性、动力学活性，以及键长、Mulliken电荷和重叠布居的变化规律等进行了系统的讨论。通过两种生成方式的吉布斯自由能变化ΔG的计算，可知添加比取代更为容易，从而在理论上预言了实际获得这些含杂原子簇的途径。从各种性质分析可知，总体上都有较好的周期变化规律，含杂原子簇基本上按加入杂原子同一周期从左到右的顺序，稳定性依次增强。而且掺杂非金属的原子簇化学热力学性质比掺杂金属的原子簇稳定，与Si原子结构越相近的原子越易掺杂，得到的含杂原子簇化学热力学稳定性越好。最后，分别用一个至四个B、C、N、P原子来取代Si5原子簇中的Si原子，得到Si4X、Si3X2、Si2X3和SiX4(X=B，C，N，P)原子簇的稳定构型。通过能量分析可知，Si5原子簇中的Si原子易被B、C、N和P原子取代。以上工作目的是从理论上预言含杂硅原子簇的几何构型和随杂原子加入的周期性递变规律，进而为掺杂半导体硅材料的深入探索，提供理论依据。

目录

摘要

第一章前言

1.1 Si原子簇结构理论研究的重要意义

1.2 Si原子簇结构研究现状

1.3展望

1.4本论文工作

参考文献

第二章理论基础和计算方法

2.1组态相互作用理论

2.2微扰理论

2.3密度泛函理论

2.4反应速率常数理论

2.5振动频率的计算

2.5.1.谐振频率的计算

2.5.2.零点振动能

参考文献

第三章Sin(n=2-6)原子簇结构的理论研究

3.1计算方法

3.2结果与讨论

3.2.1.优化后的几何构型

3.2.2.键长及Mulliken布居的变化规律

3.3结论

参考文献

第四章Si4X原子簇结构与稳定性的理论研究

4.1计算方法

4.2结果与讨论

4.2.1优化后的几何构型

4.2.2 Si4X(X=Li，Be，B，C，N，0，F，Na，Mg，A1，Si，P，S，C1)原子簇的振动光谱

4.2.3化学热力学稳定性、动力学活性分析

4.3结论

参考文献

第五章Si5X原予簇结构与稳定性的理论研究

5.1计算方法

5.2结果与讨论

5.2.1优化后的几何构型

5.2.2化学热力学稳定性、动力学活性分析

5.2.3 Si5X(X=Li，Be，B，C，N，O，F，Na，Mg，Al，Si，P) 原子簇的振动光谱

5.3结论

参考文献

第六章Si4X、Si3X2、Si2X3和SiX4(X=B、C、N、P)原子簇结构的 理论研究

6.1计算方法

6.2结果与讨论

6.2.1.原子簇的优化构型

6.2.2. 原子簇中Si-X键的键长

6.2.3.原子簇的能量

6.3结论

参考文献

第七章总结

致谢

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