第一性原理研究SinB(n=1～12)团簇的稳定性
第一性原理计算LiNBe(N=1～12)团簇的基态结构及其电子性质
（ ．Ｉｓｉ ｔ ｏ ｈ ｏ ｅｉ ｌ ｈ ｓ ｓ ｃ ｏ ｌ ｆ ｈ ｓ ｓａ ｄＥｌ ｔ ｎｃ ， ｎ ｎＵｎｖ ｒ ｔ ， ｌ ｎ ７ ０ ４ ｈｎ ； １ ｎ ｔ ｕｅｆｒＴ ｅ ｒ ｔ ａ Ｐ ｙｉ ，Ｓ ｈ ｏ Ｐ ｙ ｉ ｎ ｔ ｃ ｃ ｏ ｃ ｅ ｒ ｉ Ｈｅ ａ ｉ ｅｓ ｙ Ｋａ ｅ ｇ４ ５ ０ ，Ｃ ｉａ ｃｏ ｓ ｉ ｆ
关键词 ：团簇 ； 基态结构 ； 密度 泛函理论 ； 电子性质 中图分 类号 ： ５ １ ０ ６ 文献标识码 ： Ａ
Ｆｉｓ ｒｎｃｐｌｓｓｕ ｙ ｏ ｈｅｇ ｏ ｎ ｓａ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｎｄ ｅｅ ｔｏ ｉ ｒ ｔｐ ｉ ｉ ｅ ｔ ｄ ｆｔ ｒ ｕ ｄ－ｔ ｔ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓａ ｌｃｒ ｎ ｃ
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１ ）ｈ ｖ ｅｎｉｖ ｔ ａｅ ．Ｔ ｅ ｅｕｔ ｉｄ ａｅｔａ ｅａｏ ｇ ｔ ｔ ｐ ｅ ｓ ｅｔｅｃｇ ｆ ｉ ｃ ｓｅｓ ２ ａ ｅｂｅ ｅ ｉ ｔｄ ｈ ｓｌ ｉ ｔ ｈ ｔ ｔｍ ｅｓ ｒ ｐｄｉ ｉ ｅｏ Ｎ ｌ ｔｒ ｎｓ ｇ ｒ ｓｎ ｃ Ｂ ａ ｎｄ ｈ ａ Ｌ ｕ
ｐｏ ｅｔ ｓ ｆ ｉＢ （ ＝１ ２ ｌｓ ｒ ｒｐｒｉ Ｎ ｅＮ ｅｏＬ ～１ ）ｃ ｔ ｓ ｕｅ
Ｚ Ｏ Ｗｅ－ｅ ， Ｎ ｕ１ ＹＡ Ｇ ｈ Ｌ ｕ －ｎ Ｅ Ｇｕ—ｉ ＨＡ ｎｊ ＹＡ Ｙ ． ｉ ． ｉ， Ｎ Ｚ ｉ， ＥＩ ｅｌ ｇ ，Ｇ ｉ ａ ， ． Ｘ ｉ ｘ ｎ
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第２ ４卷
第 ４期
原
子
与 分
子
物
理
学 报
Ｖ０． ４ Ｎｏ． １２ ４
Ａｕ ｇ．２ ０ ０７
AlnN(n=1-10)团簇结构和性质的理论研究
第37卷第3期2019年6月凯里学院学报Journal of Kaili UniversityVol.37No.3Jun.2019Aln N（n=1-10）团簇结构和性质的理论研究张颂，岳莉（凯里学院，贵州凯里556011）摘要：利用密度泛函理论对Al n N（n=1-10）团簇结构稳定性和磁性进行比较系统的计算，结果显示，混合团簇变现出与纯铝团簇相似的结构演化趋势，在总原子数为6时，团簇结构由二维平面向三维立体转变.N原子的掺杂不仅增加部分纯铝团簇的稳定性，还保持纯铝团簇的幻数,但却降低5原子铝团簇的稳定性•对磁性而言，除团簇AlN和Al2N的总磁矩分别为1.993加和0.528M夕卜，其余团簇的总磁矩均为零.关键词：团簇；结构；稳定性；第一性原理论文编码：Doi:10.3969/j.issn.1673-9329.2019.03.060引言由几个、几十个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学的方式结合而得到的微观或亚微观聚集体称为原子分子团簇，简称团簇，它是凝聚态物质的最初状态，不仅被称为是物质第五态，还被认为是研究由单个原子、分子堆积、生长至块体材料的桥梁•由于团簇比较小，所以具有极其显著的量子效应和尺寸效应，其性质不能利用单个原子、分子或离子的性质进行线性组合得到•因此，对团簇结构稳定性、物理化学性质的研究有助于开发、设计新型纳米材料.目前,对单元和多元团簇已有许多研究，但相对单质团簇来说，团簇结构中不同位置、组分的掺杂将对其几何与电子结构产生许多影响，也会使其物理化学性质得到广泛的拓展.众所周知，地壳中含量最多的金属元素是铝，人们已对纯铝团簇做部分研究,发现当铝原子总数为6时，结构由平面向立体转换，而Al?表现出极强的稳定性[1]•早期的研究显示（AlN）n团簇中化学键仅存在于此两种原子间，而且几乎每个原子都成三键,幻数尺寸均是n=4的倍数，但是，对Al-N间相互作用机制却没有详细的讨论[2].另外,金属、非金属原子掺杂铝团簇的研究也比较少,杂质原子的加入对其结构、稳定性、磁性等的影响也还不明白,对单个N原子掺杂铝团簇的结构和性质的研究具有重大意义•因此，本文在密度泛函理论的基础上采用理论计算的方法对Al n N（n=1-10/团簇的结构和性质进行系统的研究，期望能给出掺杂后团簇的结构和性质随尺寸增加的演化规律.1计算方法本文利用局域密度近似（LDA（下的PWC交换关联函数,结构弛豫过程中对所有电子进行优化,为得到更精确的积分及电子的自旋，所有原子都考虑了极化函数、电子自旋和范德瓦尔斯相互作用的贡献•具体能量梯度和总能的收敛精度分别设为1x10"5eV/A和1x10"6eV•初始模型的建立中，每尺寸都考虑几乎所有可能构型，包括Al n N及其同族元素原子团簇，且每个异构体在结构优化的过程中均没有限制对称性•另外，团簇结构中电子态的简并会影响稳定性，因此对所得稳定结构设置不同的自旋多重度进行优化，再通过比较总能，获得能，为，的种性质细的.收稿日期:2019-02-26基金项目：贵州省教育厅青年科技人才成长项目（黔教合KY字[2017]329）作者简介：张颂（1985-/，男，贵州织金人，凯里学院理学院讲师,研究方向为低维纳米材料.-29-表1所有的计算结果TC Sym E b Gap MP NE AlN c,”/v 1.8140.771 1.993-0.606Al2N D，n/h3.1890.3200.528-1.021Al3N D3h3.423 2.4890-1.202A^N C2” 3.180 1.8930-1.359 A^N C s 3.120 1.1150-1.411AhN C2v3.1220.9940-1.450Al7N C3” 3.278 2.1480-2.034Al8N Cs3.1410.9310-1.964Al g N C2” 3.193 1.4050-2.018Al i°N Cs3.1660.9200-1.496图1团簇的基态结构图(图中数字代表键长)2结果分Al n N(n=1~10)团簇结构和性质的计算中,最低能绘1，并将它期关Al的比较•其它统1中，TC,性Sym,吉能E b(eV/原子)，最高占据轨未占据轨能量差Gap(eV),性MP(皿(，团簇中N原子电荷NE(e).1中能的看出，AlN的为直线型,Al N原为1.767?,应Al2也为直线型，两原键长为2.858?,Al-N键相比Al-Al短1.091?，对能而言，AlN(1.814eV/原)，仏(0.716eV/原子)，显然,Al-N间的相互作用比Al -Al间的作用要强，也就是说N原子的加入对Al n团簇的稳定性有一定的贡献•[,]团簇A^N的近直线型,不同于Al3的•过发现,AbN的能构为N原子内嵌的等腰，两腰长3.153?:3.150?,能3.423eV/原子,具有相同原子数的Al4的为棱形能为1.327eV/原，此二者虽形状不一样,但都是-30-平面结构，另外从表1中还可以看出Al g N团簇的能是的，可认为该尺寸为，也许能作为基本单元在中二：米•Al q N Al s N，此二具有较之处‘Al q N的为内嵌N原的Al,Al s N仅仅是在A.N的长边添加Al原成，但A^N是平这点与Al6，均为，同样A^N Al6是 的起点.Al6的能量结构为折叠AJN，具有C”性•从Al7N和Al g的能中能看出变形的Al6，其中N原内，而Al7N可认为是内嵌N原，AhN是在该结构的上添加Al原得,但这两种结构Al8Al9的同，说明N原子的加入对铝的有的影响.Al9N的有Al ioE 能，可以看作是将Al i0中上的铝原子替换为N原子并中心.Al i0N团簇的是四个Al4共用4个铝原一个N原子的，此时的N原子处的一中心，属上内部，但整得比较•总之，对Al n N(n =1~10))，其 随尺寸增加的演化规铝有之处，也有不同之处，特别的不同之处是N原子在n=1~9的范围内都是内部，这主要是N原比Al原的性是判断其物理化学性能及是否独自存在的标准,通常人采用能E b(eV/原子)，最高占据轨未占据轨道间能隙Gap(eV)表征•其中，平均结合能的为:E b=(n xE(Al)+E(N)-E(Al n N))/(n+1(，其中,E(Al)、E(N)和E(Al”N)分别为Al原、单个N原Al n N的总能量.1中能看岀，随着总原的增加，能呈现先增加振荡的行为，AhN 的,Al7N次之，二具有极强的稳定性，而在铝的研究中Al3Al7为,N原杂后的还保留了部分纯铝的性，然而，对Al5，它也是，但是杂N原现岀较的能，说明N原子的加入Al5的性.另外，对能隙而言，从表1中可出强烈的振为，但是AhN的Al7N具有比较大的值,分别为2.489eV和2.148eV,这比较大的能隙，导致电子从最高占据轨道向最低未占据轨道跃迁的概率变得比较/J、,能参与化学反应的电子就很少，说明这两个团簇的稳定性很强,这与平均结合能的判据所得结果一致.早期人们对纯铝小团簇结构稳定性与磁性的研究中发现，团簇的总磁矩在1M与2加之间丿并随尺寸的增加出现轻微的振荡行为，而且总原子数为偶数的磁矩是2加，奇数的是1M•⑻然而,根据我们的研究发现，经N原子掺杂后，团簇AlN 和Al2N的总磁矩分别为1.993问和0.528加，且呈减小趋势外，剩余尺寸团簇的磁矩出现淬灭现象，都为0加.这主要是在N原子掺杂的过程中，Al团簇里面未配对的电子逐渐被N原子中不满P 轨道吸收配对所致.3结论本文利用基于密度泛函理论的第一性原理对Al n N(n=1-10)团簇的结构和稳定性进行系统的研究，发现N元素的掺杂对提高Al团簇的稳定性有积极的贡献,但是对个别尺寸(Al s N)却是降低Al团簇的稳定性•另外,N元素的掺杂还保持纯铝元素团簇的幻数对磁性而言，相对于纯铝团簇，掺杂后的团簇仅AlN和Al2N有磁性，其余尺寸团簇的性.参考文献：［1］李东明，温俊青，陈海霞.Al n(n=2-10)团簇结构和性质的密度泛函理论研究［J/西北师范大学学报(自然科学版)，2018,54(5)：0-55.［2］武海顺丿张聪杰，黄荣彬，等.(AlN/团簇的结构与稳定性［J/中国科学B辑,2001,31(1)：42-48.［3］庄琼云，张建华,文玉华.简单金属小团簇Al”(n=2-7)的磁性［J］.厦门大学学报(自然科学版)，2008,47(6)：801-805.［责任编辑:张和平］Theoretical Study on the Structure and Propertiesof Al”N(m=1-10/ClustersZHANG Song,YUE Li(Kaili University,Kaili,Guizhou,556011,China)/Abstract：The structural stability and magnetism of Al n N(n=1-10)clusters were systematically calculated by density functional theory.The results showed that the mixed clusters exhibited a structural evolution trend similar to that of pure aluminum clusters.When the total atomic number was6,the cluster structure changed from two-dimensional to three-dimensional.In addition，the doping of N atom not only increases the stability of some pure aluminum clusters，but also maintains the magic number of pure aluminum clusters，but reduces the stability of5-atom aluminum clusters.In terms of magnetism，the total magnetic moments of clusters are zero except that the total magnetic moments of clusters AlN and A^N are1.993|xB and0.528|xB respectively.Key words：Clusters；structure；stability；first principle・31・。
过渡金属及氧化物团簇结构、磁性、催化性质的第一性原理计算研究
ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｏｍｅｎｔ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｆｒｏｍ ７烛ｏｆ Ｓｃｌ３０ ｔｏ １３１ｘＢ ｏｆ Ｓｃｌ３０ＣＯ，ｗｈｅｒｅａｓ ｉｔ ｒｅｄｕｃｅｓ
ｆｒｏｍ １９９ｎ ｏｆ Ｓｃｌ３ ｔｏ ５１ｘｓ ｏｆＳｃｌ３ＣＯ．
Ｅｌｅｙ—Ｒｉｄｅａｌ㈣ａｎｄ Ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ
ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ．
ＩＩ
东南大学博士论文
东南大学博士论文
Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｐｔ／Ｃｕ（１１１）ｓｕｒｆａｃｅ ａｌｌｏｙ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｇａｓ ｓｈｉｆｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａ ｆｅｗ Ｐｔ ａｔｏｍｓ ｄｏｐｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｕ（１１１）ｓｕｒｆａｃｅ ｗｅｒｅ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｐｉｎ—ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ＤＦＴ．Ｔｈｅ Ｐｔ／Ｃｕ（１１１） ｓｕｒｆａｃｅ ａｌｌｏｙ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ＣＯ，ｗｈｉｃｈ Ｃａｎ
ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆＣＯ．
Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｓｉｎｇｌｅ ａｔｏｍ ｃａｔａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｓｏｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ
ｏｘｉｄｅ ＴＭＶ３０１０（ＴＭ＝Ｓｃ，Ｔｉ，Ｃｒ ａｎｄ Ｃｏ）ａｎｄ Ｖ４０１０ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ ａ ｇｒａｄｉｅｎｔ－ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ ＤＦＴ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｃｈａｒｇｅｄ ｃｌｕｓｔｅｒｓ Ｖ４０９。１∥一ｓｈｏｗ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｆｒｏｍ ｉｓｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｕｂｓｆｉｔｕｔｉｏｎ ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｏｘｉｄｅ Ｔｉｖ３０９Ｊ０／ＣｒＶ３０９，１０ ｃｌｕｓｔｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ ＴＭ
Mon(n=2-12)团簇的基态结构及其稳定性
团簇是 介 于气 态 与凝 聚 态 之 间 的一 种 全 新 的
过渡 状态 ， 由几 个 到几 百 个 原 子 所 组 成 的 凝 聚 是
具有 特殊 功能 的大 分子纳 米材 料提供 理论 指导 ．
１ 理 论 与 计 算 方 法
为 了寻找 Ｍｏ （ 一２ ２ 团簇 的最低 能 量 结 ｎ ～１ ） 构， 对每个 尺 寸 的团簇考 虑 了相 当多的 同分异 构作 为 初 始 构 型． 计 算 过 程 中 ， 用 密 度 泛 函 理 论 在 采 （ Ｆ 下 的广义 梯 度 近 似 （ Ａ） 用 Ｄ ｌ 件 Ｄ Ｔ） ＧＧ ， ｍｏ３软
第 ２ 卷 第 ２期 ９
Ｖｏ１ ２ ． ． ９ ＮＯ ２
周 口师 范学 院学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＺ ｏ ｋ ｕ Ｎｏ ｍａ ｎｖ ｒ ｉ ｏ ｒ ａ ｈ ｕ ｏ ｒ ｌ ｉ ｅｓｔ ｏ Ｕ ｙ
２１ ０ ２年 ３月
Ｍａ ． ０ ２ ｒ ２ １
Ｍｏ （ － ２ 团簇的基态结构 及其稳定性 ２ ～１ ） ２
张红 美 孔 德 国 王 玉梅 ， ，
（ ． 里木 大 学 机械 电气化 工程 学院 ， 疆 阿拉 尔 ８ ３ ０ ；． 口师 范学 院 物理 系， 南 周 口 ４ ６ ０ ） １塔 新 ４３０ ２ 周 河 ６ ０ １
摘 要 ： 第 一性 原理 出发 ， Ｍｏ （ —２ １ ） 从 对 ， ～ ２ 团簇 的 最低 能 量 结 构 和 电 子 性 质 进 行 了研 究． 算 结 果 表 明 ， ２ 计
结构 、 电子 结 构 和磁 性 等 方 面 表 现 出一 些 新 的 性
包 对全部 构 型进 行 结 构 优 化 和 电子 性 质 计 算 ． 在
ＧＧＡ法 中 ， 择 Ｐ ｒｅ 等［ 选 ｅｄ ｗ １ 出的 Ｐ Ｅ广 义梯 胡提 Ｂ 度 近似 法． 所有 的计算 均采用 带极 化 的双数值 原 子 基组（ ＤＮＰ 进 行 全 电子 计 算 ， ） 自洽 过 程 以体 系 的 能 量 和电荷 密度分 布是 否收 敛为依 据 ， 精度分 别优 于 １ ＿ ａ ｕ 和 １ 一 ａ ｕ ， 移 的收 敛精 度 优于 ５ ０ 。 ．． ０ ． ．位 ×１ 。 ｎ 在 拖 尾 效 应 参 数 为 ０ ０ ． ． ， ０。 ｍ． 。 。 ． ５ ａ ｕ 时 对 Ｍｏ （ 一２ ２ 团簇 的所有 几何 构 型进 行 优化 ， ｎ ～１ ） 进 行 能量 和性 质计算 ．
铅冷快堆中铁基结构材料液态金属腐蚀的第一性原理研究
DOI ：10.14182/ki.1001-2443.2022.06.001铅冷快堆中铁基结构材料液态金属腐蚀的第一性原理研究刘长松1，张静丹1，2，张艳革1，李祥艳1，雷亚威1，许依春1（1.中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所，安徽合肥230031；2.中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽合肥230026）摘要：低活化铁素体/马氏体钢具有良好的导热性、低膨胀系数和较好的抗辐照性能，被认为是铅冷快堆中主要候选结构材料。
在铅冷快堆服役环境下，结构材料不仅要面临着强辐照和高温，还要面临着强腐蚀液态铅铋冷却剂。
研究结构材料的液态铅铋腐蚀行为及其与辐照损伤协同作用行为，对揭示液态铅铋引起材料性能退化、探索新型抗腐蚀材料具有重要意义。
本文主要结合作者近几年的模拟研究，介绍应用第一性原理方法研究铁基结构材料溶解腐蚀和氧化腐蚀行为以及辐照缺陷与铅铋、氧相互作用特征的一些进展，揭示液态铅铋溶解腐蚀和氧化腐蚀的微观机制，并筛选有利于提高材料抗腐蚀能力的合金元素，为研发高性能抗腐蚀材料提供理论依据；建立铁表面/晶界-铅/铋/氧-空位缺陷相互作用参数库，为模拟液态铅铋腐蚀铁基结构材料的长时间演化规律提供必要的参数。
关键词：铅冷快堆；铁基结构材料；液态金属；溶解腐蚀；氧化腐蚀；第一性原理中图分类号：O793文献标志码：A 文章编号：1001-2443（2022）06-0511-11引言采用铅（Pb ）或铅铋共晶（Lead-Bismuth eutectic ，LBE ）作为堆芯冷却剂的铅冷快堆因其固有安全性高、经济性好以及核燃料可持续性等优势成为第IV 代核能系统中最具有发展潜力的堆型之一。
尽管铅冷快堆拥有诸多优势，但材料问题依然是制约铅冷快堆发展的主要瓶颈之一［1］。
相对于工程化的第II 、III 代核能系统，铅冷快堆中结构材料将面临更加苛刻的服役环境［2］：不仅面临着强辐照（>150dpa ），还要面临着高温（>500o C ）、高流速（堆芯流速≤2m/s ，主泵叶轮/叶片>10m/s ）的强腐蚀液态Pb 或LBE 冷却剂。
《B_kN_k(k=16,24)团簇组装材料的稳定性及物性的理论研究》范文
《B_kN_k（k=16，24）团簇组装材料的稳定性及物性的理论研究》篇一一、引言随着纳米科技的发展，团簇组装材料因其独特的结构和性质，在材料科学、物理、化学等领域中受到了广泛的关注。
B_kN_k （k=16，24）团簇组装材料作为其中的一种重要类型，其稳定性及物性的理论研究对于理解其结构与性能的关系、指导实验制备与应用具有重要意义。
本文将通过理论计算和模拟的方法，深入探讨B_kN_k团簇组装材料的稳定性及物性。
二、B_kN_k团簇组装材料的结构特点B_kN_k团簇组装材料是一种由B-N原子组成的特殊团簇材料。
这种材料的特点在于其内部是由多种大小的团簇组成的网络结构，其中每个团簇内部通过化学键连接在一起，而团簇之间则通过非共价键或其他相互作用连接。
其独特的结构特点使得B_kN_k团簇组装材料具有一系列独特的物理和化学性质。
三、稳定性的理论研究为了研究B_kN_k团簇组装材料的稳定性，我们首先采用分子动力学模拟和第一性原理计算的方法。
通过对材料进行模拟加热和加压的过程，我们观察到了材料的相变过程以及不同条件下的稳定性变化。
在分子动力学模拟中，我们发现，当温度低于某个阈值时，B_kN_k团簇组装材料保持稳定，无明显的结构变化；而当温度超过阈值时，材料开始发生相变，部分团簇开始解离。
此外，我们还发现压力对材料的稳定性也有显著影响。
在高压下，材料中的非共价键可能被压缩或破坏，导致材料稳定性降低。
第一性原理计算则提供了更深入的原子尺度的理解。
我们通过计算不同结构下的总能量和电子结构，发现具有特定结构的B_kN_k团簇组装材料具有更高的稳定性。
此外，我们还发现某些特定的化学键类型和强度对材料的稳定性有重要影响。
四、物性的理论研究除了稳定性外，我们还研究了B_kN_k团簇组装材料的物性。
首先，我们计算了其光学性质、电子结构和输运性质等。
结果表明，由于独特的团簇结构和化学键的分布，B_kN_k团簇组装材料具有独特的光学响应和电子输运特性。
小团簇结构及其光学性质的第一性原理研究的开题报告
小团簇结构及其光学性质的第一性原理研究的开题报告一、研究背景小团簇是指由少量原子组成的团簇，其尺寸介于单个原子和固体之间，具有介于分子和晶体之间的一些性质。
在材料科学中，小团簇被广泛应用于催化、电子器件等领域。
对于小团簇结构及其光学性质的研究，不仅有助于深入理解小团簇的本质特性，还对于小团簇相关应用的设计和优化有着重要意义。
目前，小团簇的制备方法已经较为成熟，然而，对于小团簇的结构及其特性的理论研究仍受到诸多限制。
因此，采用第一性原理方法对小团簇结构及其光学性质进行研究，可以提供基础的理论支持和指导。
二、研究内容和目标本研究将采用第一性原理方法，基于密度泛函理论（DFT）和紧束缚模型（Tight-binding Model），对小团簇结构及其光学性质进行系统研究。
具体研究内容包括：1. 不同元素组成的小团簇结构的构建和优化。
2. 基于DFT方法，计算小团簇结构的电子结构、能带结构、密度分布等物理性质。
3. 基于Tight-binding Model，研究小团簇的光学性质，包括吸收光谱、电子极化率、光学吸收强度等。
4. 探究小团簇结构和光学性质之间的相互关系。
本研究的主要目标是揭示小团簇结构和光学性质的基本特性，建立小团簇的结构和性质之间的相互关系，并为小团簇相关应用提供理论指导。
三、研究方法和技术路线本研究将采用基于DFT方法的VASP软件包，对小团簇结构进行计算。
首先，根据小团簇中的原子数或者化学成分，提出可能的结构模型；然后，采用优化算法（例如：共轭梯度方法、赝牛顿法等）对模型进行结构优化，得到最稳定的几何构型；最后，利用计算得到的几何构型和能级密度，分析小团簇的某些物理性质，如电子态密度、吸收谱等。
之后，针对小团簇的光学性质，本研究将采用基于Tight-binding Model方法的NanoTCAD ViDES软件包进行计算。
具体来说，我们将采用近似与该软件包相容的耦合扰动方法来计算光学性质。
密度泛函理论研究BeSin(n=1-12)团簇的结构、稳定性与电子性质
密度 泛 函理论 研 究 Ｂ ｅ Ｓ ｉ （ ／ ＇ ／ ＝１—１ ２ ） 团簇 的
结构 、 稳 定 性 与 电 子 性 质
张 帅 ， 仲 志国 ， 包 代 小 ， 李根 全 ， 卢 成
（ １ ． 南 阳 师范 学 院 ， 物 理 与 电 子 工 程 学 院 ，南 阳 ４ ７ ３ ０ ６ １ ； ２ ． 南 阳 师 范 学 院 ，分 析 测试 中心 ， 南阳 ４ ７ ３ ０ ６ １ ）
摘 要 ： 运 用 密 度 泛 函理论 （ Ｄ Ｆ Ｔ ） ， 考 虑 多 种初 始构 型下 的 自旋 多 重 态 ， 在Ｂ ３ Ｌ Ｙ Ｐ ／ ６—３ １ ｌ Ｇ基 组 水 平 上 研 究 Ｂ ｅ Ｓ ｉ （ ｎ＝１ —１ ２ ） 团簇 的平 衡 几 何 结 构 、 电子 性 质 、 振 动 光 谱 与 极 化 率 ．结 果 表 明 ： Ｂ ｅ Ｓ ｉ 团簇 在 基 态 附 近 有 许 多 能 量 非 常
接近的同分异构体 ， 且Ｂ ｅ Ｓ ｉ 团簇 的 基 态 结 构绝 大 多数 为立 体 结 构 ． ｎ ＝ｌ时 ， 体 系 的 基 态 为 自旋 三 重 态 ， ｎ ≥ ２时 ，
则为单重态． 铍 原 子 的掺 人 使 得 主 团 簇 的 电 子 性 质 发 生 了 明 显 的 变 化 ， 掺 杂 使 得 体 系 的 化 学 稳 定 性 降 低 ．Ｂ ｅ Ｓ ｉ ， Ｂ ｅ Ｓ ｉ ， Ｂ ｅ Ｓ ｉ ， 与Ｂ ｅ Ｓ ｉ 。 是 幻 数 结 构 ．团簇 中原 子 间 的成 键 相 互 作 用 随 ｎ的增 大 而 增 强 ． 关 键 词 ：Ｂ ｅ Ｓ ｉ 团簇 ； 几 何 结 构 ；密 度 泛 函 理论 ；电子 性 质 ； 振 动 光 谱
SBBO(Sr2Be2B2O7)簇晶体结构稳定性的第一性原理研究
SBBO(Sr2Be2B2O7)簇晶体结构稳定性的第一性原理研究孟祥颖;温小红;刘天时;赵师瑶;文圣
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2008(022)009
【摘要】采用第一性原理计算方法对SBBO(Sr2Be2B2O7)簇晶体结构稳定性问题进行了研究.通过对K2.Al2B2O7晶体、Na2Al2B2O7晶体和Sr2Be2B2O7晶体结构稳定性的计算,发现SBBO簇晶体结构的稳定性是由其基本结构单元[M2B2 O7]∞(M=Be,Al)层间键合牢固程度所决定的,理论计算很好地符合了实验结果.这一结论具有普遍意义,并且可以用于该簇其它晶体的结构稳定性分析.
【总页数】4页(P112-115)
【作者】孟祥颖;温小红;刘天时;赵师瑶;文圣
【作者单位】东北大学理学院,沈阳110004;东北大学理学院,沈阳110004;东北大学理学院,沈阳110004;东北大学理学院,沈阳110004;东北大学理学院,沈阳110004
【正文语种】中文
【中图分类】TB3
【相关文献】
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2.NixPt(x=-9)合金团簇结构稳定性与磁性的第一性原理研究 [J], 岳莉
3.第一性原理研究Si_nB(n=1～12)团簇的稳定性 [J], 张俊;赵高峰;井群;刘霞;罗有
华
4.第一性原理研究Au_n(n=2-11)团簇的结构和稳定性 [J], 张文庆;任晓燕;刘亚明;赵高峰
5.利用第一性原理研究La_n(n=2—10)小团簇的结构与稳定性 [J], 王成猛;王海燕;高雪云;牛建宇;梁梦斐
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第一性原理研究
“第一性原理研究”资料合集目录一、金属间化合物相稳定性、层错能及力学性质的第一性原理研究二、基于二维材料的高效锂硫电池催化剂的第一性原理研究三、第一性原理研究CH3NH3SnCl3钙钛矿太阳能电池的光伏特性和载流子迁移率四、过渡金属氧化物电子结构与性质的第一性原理研究五、碱金属、碱土金属以及金属钍的硼碳化物第一性原理研究六、过渡金属氮化物和硼化物的第一性原理研究金属间化合物相稳定性、层错能及力学性质的第一性原理研究金属间化合物是一类具有广泛应用价值的材料，其在工业、科技、医疗等领域都发挥着重要作用。
然而，金属间化合物的相稳定性、层错能以及力学性质等关键问题一直是科研人员关注的重点。
近年来，随着计算机技术和第一性原理方法的快速发展，对这些问题的研究取得了重要突破。
本文将围绕这三个方面进行详细阐述。
相稳定性是决定金属间化合物能否在实际应用中稳定存在的重要因素。
在高温、高压等极端环境下，金属间化合物的相稳定性更是受到严峻考验。
第一性原理方法能够从原子尺度上揭示金属间化合物的相稳定性规律。
通过计算不同相之间的能量差，可以判断出在特定条件下哪个相更稳定。
还可以通过计算熵、焓等热力学参数，进一步了解金属间化合物在不同环境下的稳定性。
层错能是决定金属间化合物塑性变形能力的重要参数。
在金属间化合物中，层错能的大小直接影响着材料的加工性能和力学性能。
第一性原理方法可以准确地预测金属间化合物的层错能。
通过对比不同材料层错能的差异，可以为材料的加工和优化提供理论指导。
还可以通过调整材料的成分和结构，实现对层错能的有效调控，进一步提高金属间化合物的力学性能。
力学性质是金属间化合物在实际应用中必须考虑的重要因素。
材料的硬度、弹性模量、抗拉强度等都是评价其力学性能的关键指标。
第一性原理方法可以对金属间化合物的力学性质进行全面评估。
通过计算不同应变下的能量变化，可以了解材料的弹性性能；通过模拟裂纹扩展和断裂过程，可以评估材料的韧性和脆性；通过分析原子间的相互作用力，可以预测材料的硬度。
ScnN(n=2～12)团簇的结构与稳定性研究
摘 要 ：基 于第 一 性 原 理 ，在 密度 泛 函理 论 框 架 下 ， 广义 梯 度 近 似 （ Ａ） 用 ＧＧ 的方 法 研 究 了 团簇 Ｓ ｎ ～ １ ） 几 ｃＮ（ 一２ ２ 的
何 构 型 和 电 子 结 构 ， 算 了 它 的 束缚 能 、结 合 能 、 高 占据 轨 道 与 最 低 占据 轨道 之 间 的 能 隙 、离 解 能 等 性 质 ．结 果 计 最 表 明 ， 于 Ｓ ２ １ ） 所 有 团 簇 ， 以 有 ¨ 种 基 态 构 型 ，但 稳定 的 只有 ｓ ６ 和 Ｓ Ｎ 这 两 种 构 型 ， 原 因 对 ｃＮ（ 一 ～ ２ 的 可 ｃＮ ｃ ｏ 其 在 于 中 心 原 子参 与 了轨 道 的杂 化 ，中 心原 于 是 否 参 与 轨 道 的 杂 化 ， 团簇 稳 定 性 有 重 要 影 响 ． 对 关 键 词 ： ｃＮ 团簇 ；密 度 泛 函 理 论 ；几 何 结 构 ； 电子 结 构 ；稳 定 性 Ｓ
２ ． 果 与 讨 论 结
２ １ 几 何 结 构 ．
参 照 Ａ１Ｎ（ ｍ＝２ ２ ， ｃＡ （ ＝１ ， ２ 等团簇 的几何 结构 ｕ ， ￣１ ） Ｓ ｌｎ ～８ １ ） 并结 合遗 传 算法 采用 密度 泛 函理 论对 Ｓ ～１ ） ｃＮ（ 一２ ２ 团簇 的所 有可 能构型 进行几 何优 化 ，得 出不 同尺 寸 团簇 的基 态构 型见 图 １ ．
文 献 标 识 码 ：Ａ 中 图 分 类 号 ：０４ ９ ６
掺杂 团簇 由于 电子 结构 、 几何 构 型 、 学反 应活性 等性 质的可 裁剪性 ，近 １ 化 Ｏ年来成 为人们 探 寻的主要 目标 ， 渡金属 由于在理论 研究 中 的重 要性 和在磁 性材料 中的潜 在性 应 用 已经得 到 了广 泛 的研究 ．在对 过 掺杂 团簇 的研究 中 ， Ｎ 作掺 杂物 质的 团簇相关 研究 很 多 ，其 中最 为常 见 的就 是在 Ａ１ 用 团簇 中掺 杂 Ｎ ，
《2024年V_n@Si12团簇组装纳米线结构、稳定性及电、磁学性质的理论研究》范文
《V_n@Si12团簇组装纳米线结构、稳定性及电、磁学性质的理论研究》篇一摘要：本文通过理论计算的方法，对V_n@Si12团簇组装纳米线结构进行了深入研究。
主要探讨了团簇的组装结构、稳定性、电学及磁学性质。
通过对不同n值下团簇的详细分析，得出了团簇结构与性能之间的关系，为后续纳米材料的设计与制备提供了理论支持。
一、引言纳米材料因其独特的物理化学性质在诸多领域具有广泛的应用前景。
近年来，以团簇为基础的纳米线结构因其结构的多样性和可调性而受到广泛关注。
本文研究的重点为V_n@Si12团簇组装纳米线，探讨其结构、稳定性及电、磁学性质。
二、V_n@Si12团簇的组装结构我们通过分子动力学模拟和密度泛函理论计算，探究了V_n@Si12团簇的组装结构。
计算结果显示，团簇具有典型的纳米线结构，其中V原子嵌入Si12团簇中，随着n值的变化，团簇的结构表现出一定的变化规律。
不同n值下，团簇的结构差异及其对纳米线性能的影响是下一步研究的重点。
三、团簇的稳定性研究稳定性是纳米材料应用的关键因素之一。
我们通过计算团簇的能量变化和形成焓，分析了V_n@Si12团簇的稳定性。
结果表明，在一定的n值范围内，团簇具有良好的稳定性。
随着n值的增加，团簇的稳定性呈现先增加后减小的趋势，这可能与团簇内部原子间的相互作用有关。
四、电学性质研究通过第一性原理计算，我们研究了V_n@Si12团簇纳米线的电学性质。
计算结果显示，随着n值的增加，团簇的电子结构发生变化，导致其导电性能的改变。
此外，我们还发现团簇中V原子的存在对电学性质有显著影响，通过调整V原子的数量和位置，可以实现对纳米线电学性能的调控。
五、磁学性质研究V_n@Si12团簇纳米线还表现出一定的磁学性质。
通过计算不同n值下的磁矩和磁化强度，我们发现团簇的磁学性质与V原子的数量和分布密切相关。
随着V原子数量的增加，磁矩和磁化强度呈现增加的趋势。
这一研究结果对于设计具有特定磁学性质的纳米材料具有重要意义。
CmNn(m,n=1-10,4≤m+n≤11)团簇的结构和稳定性研究
文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ２ ３ ２ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ３ ５ ９ － ０ ６
０ 引 言
氮是一 种 比较奇 特 的化 学元 素 ， 通 常 的单 质形 态是 氮气 ， 无色无 味 无臭 ． Ｎ— Ｎ 之 间可 以是 单 键 、 双键 和三键 ， 双 键 的强度 高 于单键 强 度 ２ 倍ｌ ＿ 】 ］ ， 叁键 的强 度 又高 于 单键 强 度 ５倍 之多 ． 因此 ， 以叁 键存 在 的 Ｎ 。 分 子具 有很 高 的稳定 性 ， 通 常不 易发 生化 学反应 ， 而 呈现 化学 惰性 ． 碳是 地球 上最 为 丰富 的化学元 素 ， 并 以 多种形 式广 泛存 在 于 自然界 中． 常见 的建 筑材料 钢 铁 中 ， 碳元 素是 其主 要成分 之 一． 晶莹美 丽 、 光 彩夺 目的 金 刚 石是一 种单 质碳 ， 它是 自然 界 中最 硬 的物 质． 另 一种 由碳元 素 组成 的用 途广 泛 的 石 墨乌 黑 柔 软 ， 又是 自然 界 中最 软 的矿石 之 一． 随着 ｃ 。 富 勒烯 和纳 米碳 管 等＿ ２ ］ 的相 继发 现 ， 人们 对 碳 又 有 了新 的 认识 ， 并 因
３ ６ ０
杭 州师 范大 学学报 （ 自然 科学 ｍ 为奇数 时 ， 但 对于相应 的阴离子 团簇则相 反 ， 这 与在 Ｔ Ｏ Ｆ信号 强度 下观察 到 的结果 相一致 ． 此外 ，
Ｃ ｈ ｅ ｎ等［ １ １ １ ２ 用密度 泛函方法对 Ｎ （ 一１ —８ ） 和 Ｎ （ 一１ —１ ３ ） 阴离子团簇进行 了研 究 ， Ｍｏ ｇ ｒ ｅ ｎ等［ １ ３ ］ 发
第 １ ２卷 第 ４期 ２ ０ １ ３年 ７月
应用第一性原理计算Mg_n(n≤11)团簇的基态结构及稳定性
作者简介 ：毛莉萍 ， ， 女 新疆 乌鲁木齐人 ， 硕士 ， 新疆医科大学 医学工程技术学院讲师 ， 主要研究 物理学 。
第 ３期
毛 莉 萍 ， 颖 妮 ： 用 第 一 性 原 理 计 算 Ｍｇ（ ≤ １ ）【簇 的 基 态 结 构 及 稳 定 性 段 应 ｎ １
２ 结 果和讨 论
２ １ 镁 团 簇 的 几 何 结 构 ．
为 了得到 团簇最 低能 量构 型 ， 用 了大量 的初 始几 何结构 进行 优化 ， 采 得到 ｎ≤ １ 时 中性 Ｍｇ 和一 价 １
阴离子 Ｍ ２ ｇ 团簇的基态结构， 如图 １ 图 ２ ， 所示 。 ｇ 是哑铃状 的线性结构 ， Ｍ 键长 ３４７Ａ， ．４ 结合能Ｏ ０９ ．６ ｅ ／ｔｍ， Ｖａ ｏ 与实验值 ３ ８ １ ．９ Ａ和 ０ ０５ｅ ／ ｔ ．２ Ｖ ａ ｍ接近 。 ｇ 的基态结构为等边三角形 ， ｏ Ｍ３ 平均结合 能为 ０ １０ｅ ／ ｔｍ， ．９ Ｖ ａｏ 其异 构 体 ， ｇ 线 性 结构 的 能量 比基 态 高 出 ００ ３ｅ ／ ｔｍ。 Ｍ ．８ Ｖ ａｏ 可见 含原 子 数 目相 同的 镁 团簇 ， 平均配位数大的稳定性较高。 这个结论对大尺寸的团簇也同样适用。 ｇ 的基态结构是一个密堆 Ｍ４ 积 的四面体 结构 ， 镁 团簇结 构从 平 面 向三维 立 体演 变 的转折 点 。 Ｍｇ 之后 ， 团簇 的基 态 结构 都 是 是 从 ４ 镁 三维 立体 结构 。 于 Ｍｇ， 算 结果 表 明稍 微拉 长 了 的三 角双 锥 结构 能 量最 低 。 的基 态结 构 是 具 有 对 计 Ｍｇ
团簇 ， 增加一个成键电子会使 团簇 的稳定性增强 。 关键词 ：镁团簇 ； 第一性原理 ； 几何结构
中性、一价离子银团簇结构和电子性能的第一性原理计算的开题报告
中性、一价离子银团簇结构和电子性能的第一性原理计算的开题报告1. 研究背景银团簇是一种具有特殊结构和性质的纳米材料，具有广泛的应用前景，如催化、光学和电化学等领域。
其中，中性和一价离子银团簇是研究较为集中的两个方向。
近年来，第一性原理计算成为研究银团簇结构和电子性质的有力工具，可以提供各种物理和化学性质的定量预测和解释。
因此，对中性和一价离子银团簇的第一性原理计算进行研究，具有良好的学术和应用价值。
2. 研究目的和内容本研究的主要目的是通过第一性原理计算方法，研究中性和一价离子银团簇的结构和电子性质，具体包括以下内容：(1) 构建中性和一价离子银团簇的模型，包括不同形态的团簇结构，并进行优化计算；(2) 分析中性和一价离子银团簇的几何形状、原子数目、配位数目等因素对团簇能量和稳定性的影响；(3) 研究中性和一价离子银团簇的电子结构、带隙、态密度等性质，探讨影响其电子性能的因素；(4) 利用计算结果，分析中性和一价离子银团簇的催化、光学和电化学等应用前景。
3. 研究方法本研究将采用第一性原理计算方法，在密度泛函理论的框架下，利用VASP软件包进行计算。
具体计算流程包括：(1) 构建中性和一价离子银团簇的模型，包括不同形态的团簇结构，并进行晶格参数、原子位置优化计算；(2) 计算中性和一价离子银团簇的总能量、电荷密度等物理量，并分析结构和电子性质的关系；(3) 研究中性和一价离子银团簇的电子结构、态密度等性质，并分析其特殊电子性质；(4) 基于计算结果，进一步探讨中性和一价离子银团簇的应用前景。
4. 预期结果和意义本研究预计可以得到中性和一价离子银团簇的结构、能量、稳定性、电子结构与性能等基本信息，深入研究其物理和化学性质，为理解银团簇的本质特征和应用开发提供理论指导。
同时，本研究将为设计和制备更优异的银团簇，以及开发其在催化、光学和电化学等领域的应用提供强有力的支持。
第一性原理
第一性原理第二章第一性原理计算方法与软件介绍19世纪末，科学家们发现经典力学和经典电动力学在描述物质微观系统方面存在明显缺陷，无法对实验中的许多现象做出真实合理的解释。
有鉴于此，20世纪初，物理学家在旧量子理论的基础上建立了量子力学，主要研究原子、分子和凝聚态物质等内部微粒子的结构、运动规律和其他性质。
目前，它已广泛应用于物理、化学、材料等学科领域。
随着量子力学理论的不断完善和计算机技术的日益成熟，量子计算模拟已经成为现代科学中不可或缺的研究手段之一。
第一原理计算，也称为从头计算。
这种计算方法可以根据量子力学的基本原理，基于密度泛函理论，从理论上预测材料微系统的状态和性质。
在计算过程中，它不需要使用任何经验参数，只需要使用一些基本的物理量（电子电荷质量e、电子静质量M0、光速C、普朗克常数h、玻尔兹曼常数KB）。
本文选择的计算程序是Materials Studio软件中的CASTEP量子力学模块，这是一个基于密度泛函理论的从头算量子力学程序。
本章将简要介绍密度泛函理论和CASTEP计算模块。
2.1密度泛函理论概述第一性原理的主要研究对象是多原子体系。
它基于量子力学原理，在没有任何实验参数的情况下，将多原子系统视为由自由电子和原子核组成的多粒子系统。
然而，量子力学中处理多粒子系统的起点是著名的Schr？丁格方程。
施尔？丁格方程是量子力学的基本方程，也是第一原理计算方法的核心。
它是由奥地利物理学家施罗德提出的？1926年的丁格。
这个方程可以用来描述微粒子的运动规律，所以也叫Schr？丁格波动方程。
其稳态方程描述如下：2[?2??2?v(r)]?(r,t)?i?(2-1)?(r,t)?t哪里是约化普朗克常数；μ和V（R）分别代表粒子质量和势场；R和T是系统中所有电子和原子核的位置坐标；ψ（R，t）是系统的波函数，即移动的微观粒子在v(r)势场下的波函数。
但schr?dinger方程在描述真实的复杂系统时求解过程非常困难，只能处理氢原子等简单的电子体系。
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原
子
与
分 子
物
理
学 报
２ｏ ｏ ７年
的） 及其部 分能量最低 的亚稳 态结构 ， 图 １ 如 所 示 ．对 于 每 个 尺 寸 的 团 簇 ， 何 结构 按 能 量 由高 几
到低排序． 对于 Ｓ ｉ Ｂ二聚体 ， 基态为 自旋 四重态 ， ． Ｓ －Ｂ 键长为 ０ １５ ｍ， ．９ ６ｎ 具有 Ｃ 对称性 ．当 ≥２ 时， ｉ Ｓ Ｂ的基态 为二 重态 ， 以下不再 逐个 说 明． Ｓ Ｂ的可能几何结构 为直线或 三角形 ， ｉ ２ 对这些结 构进行优化 ， 结果表明 ， 对称性为 Ｃ ２的等腰三角 形的总能量最低 ， 可以看作 由一个 Ｓ原子带帽于 ｉ Ｓ ｉ Ｂ二聚体而得到 ； 稳定结构 ２ ６为直线形 ， 对称
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原
子
与 分
子
物 理
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Ｓ ｐ ｌｍｅ ｔ ｕ ｐｅ ｎ Ａｕ ． ２ ０ ｇ ０７
２ ０ 年 ８月 ０７
Ｊ Ｕ ＡＬ Ｏ Ｏ Ｃ Ａ Ｄ Ｏ ＲＮ Ｆ ＡＴ ＭＩ Ｎ ＭＯＬ Ｃ Ｌ ＨＹ Ｉ Ｓ Ｅ Ｕ ＡＲ Ｐ Ｓ Ｃ
１ ２ 团簇的最低能量结构及 其电子性质 ， ～１ ） 并与 单一组元 的 Ｓ ｉ 团簇进行 了比较 ． 下面给 出了理
论 方 法 和对结 果 的详细讨论 ．
３ 结果 与 讨 论
３１ ｉ （ ． Ｓ Ｂ ｎ＝１ ２ 团簇的稳定结构 ～１ ）
Ｓ ｎ＝１ ２ 团簇 的最 稳 定 结 构 （ 星 号 ｉ Ｂ（ ～１ ） 带
中作 为基 元 的技 术 应 用 ．已有 研究 表 明 ：由于 硅
２ 研 究方法
采用密度泛函理论（ Ｆ ） Ｄ Ｔ 中的 Ｂ Ｌ Ｐ泛 函方 ３Ｙ
法 ，同时选 取有 效 中心势 的 Ｌ ｎ ２ ａＬ ＤＺ基 函数 组进 行 计算 ． 有 的计 算在 版 本 号 为 Ｃ．２的 Ｇ ｕｓ ｎ 所 ０ ａｓｉ ａ
基金项 目：国家 自然科 学基金 （０ ７ ０ ６ ； １ １４ ８ ）河南大学 自然科学基金 （６ ｚＲ ２ ） Ｏ Ⅵ３】 １ ｏ 作者简介：张俊（ ９ １ ， １ ８ 一） 女，河南大学物理与电子学院理论物理专业 硕士．Ｅ ｍ ｉ － ａｌ ｚ＠１ ６ ｔｍ ：ｍｊ ｈ ２ ．ｏ 通 讯作 者 ：赵 高 峰 ．Ｅ ｍ ｉ ｇ＠ ｈｎ ．ｄ ．ｎ － ｌ ｆ ｅｕ ｅｕ ｃ ａ ：ｚ
～
得Ｓ ｉ Ｂ键长 ０ １ １ ｍ， ．９８ｒ 振动频率 ７３ ０ｃ ｉ ３ ． ｍ叫很 接近 ． 通过以上对 比表 明所选基组对于掺杂 团簇
Ｓ ｎ＝１ ２ 是适用 的 ． ｉ Ｂ（ ～１ ）
１） ２ 团簇 的相关报道 ． 因此， 本文从第一性原理
出发 ， 用密 度泛 函理论 （ Ｆ 计 算 了 Ｓ （ 利 Ｄ Ｔ） ｉＢ ｎ＝
附在 ｓ ｉ 团簇的表 面位置移动到 ｓ ｉ 团簇笼 内； 掺杂 Ｂ原子提 高 了纯硅 团 的稳 定性 ； 簇 电子总是从 ｓ向 Ｂ ｉ 转移 ， Ｂ原子所 带的电荷数 不仅 与 Ｂ原子的配住数有关 ， 与 ｓ Ｂ团簇 的基 态结构密切相 关、 还 ｉ
关 键 词 ：ｓ Ｂ团 簇 ； 定结 构 ；电子 性 质 ｉ 稳 中 图分 类 号 ： ４ ０６ １ 文 献 标 识 码） 我们研 究 了 ｓ Ｂ ＝１ ２ 团簇 的稳 定性 ．结果表 明： ｉ ＤＴ ， ｉ（ ～１ ） ｓ Ｂ的基 态
构型是在 ｓ 一 Ｂ的基 态或亚稳 态构型上 带帽一 个 ｓ原 子而得 到 ； ｉ１ ｉ 随着 团簇尺寸的增 大，Ｂ原子逐 渐从 吸
文章编号 ：１０ —３４ ２ ０ ） ０ ００ ６ （０ ７ 增刊一９ ．４ ０ １０
第 一 性原 理研 究 Ｓ ７＝１ ２ 团簇 的稳 定 性 ｉＢ（ ２ ～１ ）
张 俊 赵 高峰 ， ，井 群 刘 霞 ， ，罗有 华 ２ ，
（． １ 河南大学 物理与 电子学院理论物理研究所 ， 开封 ４ ５ ０ ；２ 华 东理工大学理学院 ， ７０４ ． 上海 ２ ０ ３ ） ０ ２ ７
０ 程序 包［ 上进 行 ， 算 中使 用 的能量 判 据为 ３ ９ ］ 计
１ ５Ｖ ０— ｅ
．
为 了验证 所 选 方 法 的合 理 性 ，我 们 在 相 同条
悬键 的存在 ， 纯硅不利于形成大尺寸的稳定 团簇． 但是 ， 如果在纯硅 团簇 中掺入杂质 原子 ， 将会有 效地饱 和 硅悬 键 ，其 稳 定 性 明 显 高 于 同一 尺 寸 的
１ 引 言
近年来 ， 随着对凝 聚态物质研究 的系统和深 入， 人们对半导体 Ｓ 团簇产生 了浓厚的兴趣 ， ｉ 并 且对硅团簇的物理和化学性质进行 了大量 的实验 和 理论 研 究 【 卜引，这 不 仅来 自于 它 们 在基 础 研 究 中的重要地 位， 而且也 由于它们在团簇构成材料
自洽场及 其 收缩 多参 考 组 态 相 互作 用 计 算 方 法 所
纯硅团簇 ， 并且其结构和性质与纯硅团簇相 比均 发生很 大变化 ＿Ｊ 人们对 过渡金属原子掺杂纯 且 自旋 四重态 的 ＳＢ的键 长 为 ０ １５ ｍ， 动频 ８． ｉ ．９６ｒ 振 ｉ 硅团簇以及金属原 子掺杂纯硅 团簇 的研究 较多 ， 然而 ， 关于纯硅 团簇 中掺入非金属原子 的报道却 很少 ． 如果我们在纯硅团簇 中掺入非金属原子硼 ， 结果又会如何呢？ 据我们所知， 还没有 Ｓ Ｂ ｎ＝１ ｉ （
件下计算 了 ｓ 和 Ｓ ｉ ２ ｉ Ｂ二聚体 的键长及振动频率 ， 计 算结果 表 明 ：能量 最低且 自旋 三重 态 的 Ｓ２ 长 ｉ键 为 ０ ２ ５ ｍ， ．３ ３ｎ 振动频率为 ４ ５ ４ｃ ４ ． ｍ～， 与实验 值 ０２ ４ ｍ、１ ． ｒＩ基 本 一致 ［ ．２ ６ｎ ５ １０ｃ １ ｎ １ ；能量 最低 ０ 率为 ６ １１ ｍ＿ ， ９ ． 。 与文献［ １中用完全活性空 间 ｃ １］