硫族化汞團簇結構與電子性質的研究.pdf

1、Ⅱ-Ⅵ族半導體量子點因其具有優(yōu)異的物理特性和潛在的應用前景，引起了人們的關注。硫族化汞(HgS、HgSe、HgTe)團簇與Ⅱ-Ⅵ族半導體量子點的性質非常接近，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歷從半金屬到半導體的轉變，使得這類材料制成的量子點發(fā)光器件具有更大的可調諧范圍，并覆蓋寬帶通信的“窗口”頻率，具有更重要的應用價值。團簇可看作是“裸”的量子點，是研究量子點的基礎，同時，團簇本身的性質也

2、是物理學家們非常關注的問題。目前，由于受計算量的限制，第一性原理研究硫族化汞團簇相對較少。因此，進一步開展這方面的研究對充分認識硫族化汞團簇的性質是很有意義的。 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)團簇的基態(tài)幾何結構、結合能、能隙等性質。通過計算分析，得到的主要結果如下： ①應用DMOL<'3>程序計算

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

4、增大，在團簇尺寸較小時(1≤n≤3)變化很快。隨團簇的尺寸的增大，結合能起伏變化，出現局域極大值和極小值。(HgTe)<,n>、(HgS)<,n>和(HgSe)<,n>團簇的結合能、能隙隨尺寸的變化趨勢相同又存在一定的差異，表現出了各自的特點。 ④隨團簇尺寸的增大，(HgTe)<,n>(HgS)<,n>和(HgSe)<,n>團簇的結合能、能隙的關系復雜性增加，關聯(lián)不明顯。 關于硫族化汞團簇幾何結構與電子性質的計算結果，還