鎵（Ga-,n-）、氮化鎵（Ga-,n-N）及銦（In-,n-）團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)研究.pdf

1、s2p1的電子構(gòu)型使得IIIA主族元素的小團(tuán)簇表現(xiàn)出一些奇特的性質(zhì)，近年來一直是人們研究的熱點。本文利用廣義梯度近似的密度泛函理論(DFT－GGA)結(jié)合遺傳算法(GA)對鎵(Gan)、氮化鎵(GanN)及銦(Inn)團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 為了獲得最低能量結(jié)構(gòu)，首先我們在一套基于分子動力學(xué)模擬退火遺傳算法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了在系統(tǒng)能量曲面上進(jìn)行無人為預(yù)設(shè)(unbiased)的全局結(jié)構(gòu)優(yōu)化（global s

2、tructural optimistic）。在從得到的眾多的初始構(gòu)型出發(fā)，再利用第一原理——密度泛函理論優(yōu)化這些初始結(jié)構(gòu)得到最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)以及一些次穩(wěn)定的異構(gòu)體。找到基態(tài)能量結(jié)構(gòu)以后，我們利用DMOL3軟件包計算討論了Gan、GanN、Inn(n≤13)團(tuán)簇的平均結(jié)合能、總能二階差分、HUMO－LUMO能隙、電離能和電子親合能等物理特性。小尺寸的Gan團(tuán)簇最低能量結(jié)構(gòu)與Inn相似，然而隨著尺寸的增長，兩者出現(xiàn)差異，Inn團(tuán)簇最低能量結(jié)表現(xiàn)出

3、更高的對稱性。在我們所研究的尺寸范圍內(nèi)，鎵團(tuán)簇與銦團(tuán)簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)均偏向于密堆的籠形結(jié)構(gòu)。鎵團(tuán)簇與銦團(tuán)簇的電離能和電子親合能與已有的實驗數(shù)據(jù)符合的非常好，證明了我們所用方法的合理性，特別是對銦(Inn)團(tuán)簇的理論結(jié)果在團(tuán)簇研究中是首次報道。 氮化鎵作為重要的半導(dǎo)體材料得到很多人的關(guān)注，然而氮化鎵團(tuán)簇的研究依然不夠成熟。本文研究了鎵團(tuán)簇?fù)诫s一個氮原子后團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)及電子特性。通過密立根電荷分析發(fā)現(xiàn)GanN團(tuán)簇的成鍵類型隨著團(tuán)簇尺寸的增