砷化硼及砷化銦團簇結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和電子性質(zhì)的理論研究.pdf

1、III-V族低維半導(dǎo)體材料，在納米光電子學(xué)、集成電路和納米器件等方面有著極為重要的作用。近幾十年來，人們在III-V族半導(dǎo)體薄膜、超晶格、納米管和量子點的實驗及理論研究中取得了巨大的進(jìn)步，但截止目前，對于III-V族砷化硼和砷化銦在1~200個原子范圍內(nèi)的研究卻很有限。為此，文章采用密度泛函理論(DFT)對砷化硼以及砷化銦半導(dǎo)體團簇的幾何結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和電子性質(zhì)進(jìn)行了研究。
　　 首先，應(yīng)用密度泛函理論的全電子方法優(yōu)化得到了BnA

2、sn（n=1-14)團簇基態(tài)幾何結(jié)構(gòu)，并對其穩(wěn)定性和電子性質(zhì)做了系統(tǒng)分析。結(jié)果表明，當(dāng)n=4時團簇的基態(tài)由二維平面結(jié)構(gòu)過渡到三維立體，當(dāng)n＞4時團簇的基態(tài)隨尺寸的增加而形成以B原子與As原子交替排列的四元環(huán)和六元環(huán)為結(jié)構(gòu)基元的籠狀構(gòu)型；具有高對稱的富勒籠狀結(jié)構(gòu)B12As12為最穩(wěn)定團簇；能隙的取值范圍顯示BnAsn（n=1-14)團簇具有典型的半導(dǎo)體特征；BnAsn（n=1-14)團簇具有較強的分子特性和共價特性。
　　 其次，

3、采用密度泛函理論下的贗勢方法優(yōu)化得到了五種穩(wěn)定的InnAsn（n=4-90)管狀團簇。通過研究發(fā)現(xiàn)，它們遵循著有趣的結(jié)構(gòu)衍化規(guī)律，所有管狀團簇在結(jié)構(gòu)上都滿足共同的分子通式Inpk/2As pk/2。管狀團簇的主要結(jié)構(gòu)單元是兩個相互平行的p邊形，外加p個四元環(huán)以及h個六元環(huán)結(jié)構(gòu)，其中h、p和原子層數(shù)k滿足關(guān)系：h=p×(k-2)/2。管狀團簇的HOMO、LUMO的電子分布特征揭示了管狀結(jié)構(gòu)形成的內(nèi)在原因，同時它也在微觀層面上解釋了實驗中一