Fe-,3-C-,2-和Ga-,3-N-,3-團(tuán)簇的理論研究.pdf

1、本文另一個(gè)工作是致力于尋找并確定Ga3N3團(tuán)簇的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的主要性質(zhì)進(jìn)行了研究。 我們沿用文獻(xiàn)中構(gòu)建FemCn團(tuán)簇初始結(jié)構(gòu)的方法，在穩(wěn)定的Fe2C2團(tuán)簇和Fe3C團(tuán)簇的基礎(chǔ)上構(gòu)建了108種Fe3C2團(tuán)簇的初始構(gòu)型。為了確定合理有效的計(jì)算水平，我們計(jì)算了文獻(xiàn)中提到的Fe2C2團(tuán)簇和Fe3C團(tuán)簇的16種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并與文獻(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行比較，證實(shí)了我們使用的計(jì)算參數(shù)的有效性。經(jīng)過(guò)幾何優(yōu)化和振動(dòng)頻率分析，我們從108種初始構(gòu)型

2、中得到了20個(gè)穩(wěn)定的異構(gòu)體。對(duì)這20個(gè)穩(wěn)定異構(gòu)體我們進(jìn)行了深入的討論，包括它們的幾何結(jié)構(gòu)，化學(xué)穩(wěn)定性及磁性。結(jié)果顯示，最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是非平面結(jié)構(gòu)的C3結(jié)構(gòu)，結(jié)合能的值為482.978 kcal/mol，自旋多重度是9。在我們的結(jié)果中，對(duì)稱性較高的D3h結(jié)構(gòu)并不是最穩(wěn)定的，另外我們也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的線性結(jié)構(gòu)。Fe3C2團(tuán)簇20個(gè)異構(gòu)體的能隙范圍明顯不同，在化學(xué)反應(yīng)中可以用作不同的用途。Fe3C2團(tuán)簇的總磁矩主要集中在Fe原子上，C原子上的磁矩

3、有些相對(duì)于Fe原子上的磁矩還是反向排列。當(dāng)三個(gè)Fe原子中有一個(gè)Fe原子是反向排列，必然帶來(lái)總磁矩的減小。另外我們發(fā)現(xiàn)對(duì)稱性較高的D3h結(jié)構(gòu)每個(gè)原子上的磁矩及總磁矩均為0。這些對(duì)我們今后繼續(xù)研究FemCn團(tuán)簇的生長(zhǎng)提供了參考。 GaN材料在微電子和光電子等方面有著重要的應(yīng)用，因而從理論上研究這些團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有重要的意義。為了對(duì)Ga3N3團(tuán)簇能有充分的理解，我們用密度泛函方法的廣義梯度近似泛函(GGA)中的PW91、BLYP、

4、RPBE三種泛函形式，對(duì)不同文獻(xiàn)中已經(jīng)報(bào)道的Ga3N3團(tuán)簇23個(gè)初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。其中有6個(gè)結(jié)構(gòu)在三種泛函形式計(jì)算水平下都沒(méi)有出現(xiàn)虛頻，我們確定為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。對(duì)文獻(xiàn)中不同研究者報(bào)道的三個(gè)不同基態(tài)結(jié)構(gòu)，我們的計(jì)算結(jié)果表明它們并不是最穩(wěn)定的。我們得出的Ga3N3團(tuán)簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)是一個(gè)C2v對(duì)稱性的平面結(jié)構(gòu)。Ga3N3團(tuán)簇的六個(gè)穩(wěn)定構(gòu)型的HOMO-LUMO能隙Egap有著明顯的不同，范圍在0.599～2.585eV。說(shuō)明Ga3N3團(tuán)簇化學(xué)穩(wěn)定性