硫族化汞團(tuán)簇結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)的研究.pdf

1、Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體量子點因其具有優(yōu)異的物理特性和潛在的應(yīng)用前景，引起了人們的關(guān)注。硫族化汞(HgS、HgSe、HgTe)團(tuán)簇與Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體量子點的性質(zhì)非常接近，由于硫族化汞塊體材料是能隙為零或接近零的半金屬，用其制成的量子點隨尺寸的變化將經(jīng)歷從半金屬到半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，使得這類材料制成的量子點發(fā)光器件具有更大的可調(diào)諧范圍，并覆蓋寬帶通信的“窗口”頻率，具有更重要的應(yīng)用價值。團(tuán)簇可看作是“裸”的量子點，是研究量子點的基礎(chǔ)，同時，團(tuán)簇本身的性質(zhì)也

2、是物理學(xué)家們非常關(guān)注的問題。目前，由于受計算量的限制，第一性原理研究硫族化汞團(tuán)簇相對較少。因此，進(jìn)一步開展這方面的研究對充分認(rèn)識硫族化汞團(tuán)簇的性質(zhì)是很有意義的。 采用基于密度泛函理論的第一性原理，在GGA下計算了(HgTe)<,n>(1(1≤n≤13)和(HgSe)<,n>(1≤n≤8)團(tuán)簇的基態(tài)幾何結(jié)構(gòu)、結(jié)合能、能隙等性質(zhì)。通過計算分析，得到的主要結(jié)果如下： ①應(yīng)用DMOL<'3>程序計算

3、分析(HgTe)<,n>(1≤n≤8)團(tuán)簇，并與CASTEP程序計算結(jié)果相比較，結(jié)果吻合較好，驗證了DMOL<'3>程序研究硫族化汞團(tuán)簇的可行性。 ②(IIgTe)<,n>、(HgS)<,n>和(HgSe)<,n>團(tuán)簇在1≤n≤6時的基態(tài)結(jié)構(gòu)基本相同，只是在鍵角、鍵長上有差異。在n≤7時團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形狀不規(guī)則。在1≤n≤8基礎(chǔ)上構(gòu)造出了(HgS)<,n>(9≤n≤13)的初始結(jié)構(gòu)。 ③硫族化汞團(tuán)簇的結(jié)合能隨團(tuán)簇尺寸的

4、增大，在團(tuán)簇尺寸較小時(1≤n≤3)變化很快。隨團(tuán)簇的尺寸的增大，結(jié)合能起伏變化，出現(xiàn)局域極大值和極小值。(HgTe)<,n>、(HgS)<,n>和(HgSe)<,n>團(tuán)簇的結(jié)合能、能隙隨尺寸的變化趨勢相同又存在一定的差異，表現(xiàn)出了各自的特點。 ④隨團(tuán)簇尺寸的增大，(HgTe)<,n>(HgS)<,n>和(HgSe)<,n>團(tuán)簇的結(jié)合能、能隙的關(guān)系復(fù)雜性增加，關(guān)聯(lián)不明顯。 關(guān)于硫族化汞團(tuán)簇幾何結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)的計算結(jié)果，還