Si10团簇与Si(111)面碰撞的紧束缚分子动力学模拟

利用紧束缚分子动力学方法模拟研究了Si10团簇与Si(111)表面碰撞的微观过程．研究了入射动能在10—60eV之间的碰撞过程，给出了不同时刻体系的原子位置的微观状态图．结果表明：Si10与Si(111)面碰撞时，吸附在晶体表面的能量域值为20eV，替位域能为30eV，损伤域能为40eV；入射能量大于50eV时，晶体表面严重损伤并且在60eV时，发现在外延层有Si7团簇生成；Si10团簇保持其结构特性吸附在Si(111)表面，需要的最佳能量在10～20ev之间，进而通过对碰撞结果的讨论得到了改变轰击能量可以控制外延生长的结构的结论。     

Si60团簇与Si（111）面碰撞的紧束缚分子动力学模拟

利用普适的紧束缚分子动力学模拟研究在不同入射条件下Si60团簇与Si(111)面的碰撞机理，结果表明Si60分子是“非弹性分子”，入射角度对碰撞结果有重要影响，Si60分子易和Si(111)面发生化学反应，其保持结构特性吸附于Si(111)表面的能量域值在50～80eV之间．     

Si60团簇及其衍生物的研究进展

在大量文献事实基础上,结合C60性质、合成等背景知识,着重评述了Si60簇及其衍生物的最新研究进展,其中包括对其结构的计算模拟结果、Si团簇结构稳定化的方法、Si60分子动力学模拟实验及Si团簇的制备方法,并通过与C60进行对比,得出一些规律,为Si60的研究提供了思路。     

Si在Si（111）表面吸附过程的分子动力学模拟

利用Tersoff半经验多体相互作用势和分子动力学模拟方法研究了荷能的硅原子在Si(111)表面的吸附过程.对100K时,初始入射动能分别为5,15,25,30eV的硅原子从6个不同位置轰击Si(111)表面进行了模拟,观察到了硅原子在Si(111)表面形成的吸附结构,并讨论了不同入射位置和入射能量对吸附结构的影响.结果表明,硅原子相对于表面不同的局部构型发生不同的碰撞过程,而硅原子入射能量的提高有利于成键过程的发生,从原子尺度模拟了沉积机制.     

氮、碳原子在X@Al_(12)(X=Al~-,C,Si,P~+)团簇吸附性质的研究

使用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)对X@Al12(X=Al",C,Si,P+)等幻数团簇吸附氮原子和碳原子性质进行研究.分析氮原子和碳原子在X@Al12表面的吸附位置,还分析了Al-N和Al-C键长,最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道的能隙,吸附的结合能和电荷转移等性质.结果表明氮原子和碳原子都倾向于空位吸附.尽管X@Al12(X=Al-,C,Si,P+)性质都很稳定,但很大的结合能表明氮原子和碳原子都能稳定地束缚在这些团簇表面.但是由于中性的Al13团簇不具有满壳层的电子结构,它对N和C的吸附性质明显不同于具有满壳层电子结构的X@Al12(X=Al-,C,Si,P+)团簇,表明掺杂可以有效地调节团簇的性质,从而获得所期望的性质.     

GenSin（m=1，2；n=1～7）团簇结构与性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT）对GenSin（m=1,2;n=1～7）团簇的结构及稳定性进行了研究．在B3LYP／6-311G水平上进行了结构优化和频率分析,得到了各团簇的最低能量结构．对最稳定结构的二阶能量差分、分裂能、成键特性等性质进行了理论研究．结果表明：GemSin团簇的稳定结构与Six（s=m＋n）团簇的结构相似,相同尺寸的混合团簇原子间的成键特性非常相似,这为找到大尺寸的Ge=Si。团簇稳定结构提供了一条有效途径．电荷主要是从Ge原子转移到Si原子.在所研究的团簇中,GeSi3,GeSi6,Ge2Si2,Ge2Si5的结构较稳定．     

笼型Li6Si5团簇的结构和储氢性能研究

利用密度泛函M06方法,在6-311+G(d, p)基组水平上对Si_5和Li修饰的Si_5团簇的几何结构和电子性质及储氢性能进行理论计算研究.结果表明, Si_5团簇最低能量构型为笼型结构,纯Si_5团簇不能有效吸附氢分子. Li原子的引入显著改善了Si_5团簇的储氢能力.以六个Li原子穴位修饰Si_5团簇为载体,每个Li原子周围可以有效吸附三个氢分子,其氢分子的平均吸附能为2.395 kcal/mol,储氢密度可达16.617 wt%.合适的吸附能和较高储氢密度表明Li修饰Si_5团簇有望成为理想的储氢材料.     

GemSin(m=1,2;n=1～7)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对GemSin(m=1, 2;n=1～7)团簇的结构及稳定性进行了研究. 在B3LYP/6-311G水平上进行了结构优化和频率分析,得到了各团簇的最低能量结构. 对最稳定结构的二阶能量差分、分裂能、成键特性等性质进行了理论研究. 结果表明:GemSin团簇的稳定结构与Sis(s=m n)团簇的结构相似,相同尺寸的混合团簇原子间的成键特性非常相似,这为找到大尺寸的GemSin团簇稳定结构提供了一条有效途径. 电荷主要是从Ge原子转移到Si原子. 在所研究的团簇中,GeSi3, GeSi6, Ge2Si2, Ge2Si5的结构较稳定.     

Si团簇的结构特性研究

采用由M．Menon等人的非正交紧束缚模型，结合遗传算法和分子动力学方法，对n=2-20的中小尺寸Si团簇的结构进行了优化，计算了团簇的束缚能Eb、平均配位数CN，裂化能Efrag，总能的二阶差分△2E，HOMO和LUMO的能隙Eg，得出了随着团簇尺寸的增加，构型发生了近球形-长椭球形-近球形的转变、n=4，7，10等团簇具有较强稳定性，团簇中原子之间共价键性结合占支配地位等主要结论。所得的主要结论与已有的从头计算和实验结果相一致。     

C58Si2的几何结构和电子结构研究

采用密度泛涵BLYP／6—311G和杂化密度泛涵B3LYP／6—311G方法，对C58Si2的几何结构和电子结构进行系统研究。发现在C58Si2的同素异形体中，2个Si原子位于六边形对角位置时(C58Si2-6)比2个Si原子位于五边形对角位置时(C58Si25)的能量低0．11eV，是C58Si2的基态几何结构。C58Si2同C60相比，只是在Si原子附近原子间的间距有较为明显的变化，其它部分基本保持C60的构型。在电子结构方面，由于C58Si2—6具有C8对称性，所以使原先的能级简并度消除，LUMO能级下降，HOMO能级上升，HOMO与LUMO间的能隙变小；每个Si原子均失去1．122e的电荷，主要转移到Si—C键上的3个邻近的C原子上，使C58Si2中的Si—C化学键受到极化，束缚能增大。     

OH-在Si(100)面上的吸附与脱附作用机理

利用高斯98中的Hartree-Fock(HF)方法研究了OH-与Si(100)面的吸附和脱附作用机理,计算了OH-在Si(100)面三种(顶位,桥位,穴位)典型吸附位的吸附反应势能曲线,在每个吸附位上根据空间位阻最小和最佳成键方向考虑了OH-垂直进攻和倾斜进攻.结果表明: OH-在进攻三种吸附位时的活化能为零,顶位倾斜吸附最稳定,穴位吸附最不稳定.在顶位倾斜吸附位上Si原子被OH-拉出的反应活化能为1.01 eV,整个吸附脱附过程的活化能为3.29 eV.     

纳秒脉冲激光诱导的硅离子发射与激光能量密度的关系

用高分辨质量选择的飞行时间谱技术研究了在１９３ｎｍ脉冲激光辐照下自Ｓｉ（１００）表面上硅离子的脱附．发射硅离子动能分布的测量表明，随着激光能量的增加，将相继出现一些新的特征峰，其强度随着激光能量密度的增加而增加．在低的激光能量密度下出现在２．２，３．０，４．２和６．９ｅＶ的峰表征不同背键表面态下的电激发过程，而在较高能量密度下相继出现的特征峰分别表示硅表面上的预熔、蒸发、等离子体形成等物理过程的开始．因此，所有在动能分布曲线相继出现的特征峰可做为检验在不同激光能量的作用下，各种不同物理过程开启的判据．     

光致发光谱测量掺硅AlGaAs中的DX能级

在调制掺杂ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱结构的光致发光谱中,靠近强发光峰的低能端存在几个弱峰,且发光强度随温度的增加而变化．这些弱峰是由于掺硅ＡｌＧａＡｓ中ＤＸ中心上的电子向起受主作用的ＳｉＡｓ原子跃迁复合而引起．由此确定ＤＸ中心有四个能级,其激活能分别为０．３５ｅＶ,０．３７ｅＶ,０．３９ｅＶ和０．４１ｅＶ．     

V掺杂CrSi2能带结构的第1性原理计算

 采用基于第1性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法和广义梯度近似,计算了V掺杂CrSi₂体系的能带结构和态密度,计算结果表明,本体CrSi₂是具有ΔE_g=0.35eV狭窄能隙的间接带隙半导体,其费米面附近的态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的态密度决定;V替代Cr掺杂后,费米能级进入价带,费米面插在价带的中间,带隙变窄,且间接带隙宽度ΔE_g=0.25eV;掺杂后费米面附近的电子能态密度则由Cr的3d层电子、V的3d层电子和Si的3p层电子的态密度共同决定,掺杂后V原子成为受主,在价带顶附近贡献了一定数量的空穴,使掺杂后CrSi₂的导电类型变为p型,提高了材料的电导率.     

掺杂对Al(111)面氧分子吸附性能影响

为了揭示掺杂对Al(111)面O2吸附性能影响规律。采用基于密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）的第一性原理计算方法,通过构建模型以及设置计算参数,计算得到了不同O原子覆盖度下Ni、Mn、Si掺杂对应Al(111)面吸附O2的吸附能、功函、Bader电荷、差分电荷密度、以及态密度。研究表明：当氧原子覆盖度较低情况下,纯铝表面吸附能绝对值最大,转移电子数最多,原子之间存在相互作用并主要由最外层电子轨道决定。当氧原子覆盖度增大至3/8时,掺杂表面吸附能大于纯铝表面,掺杂促进了Al(111)面吸附氧分子。结果表明：Al(111)面吸附氧分子的能力不仅与掺杂元素有关,还与各表面O原子的覆盖度有关,当O原子覆盖度较低时,Mn、Si、Ni掺杂抑制了O2吸附,当覆盖度较高时,Ni、Mn、Si掺杂促进了O2吸附。     

正己烷在CaCO3(100)面吸附的第一性原理研究

致密油在储层多孔介质中的吸附研究多以定量的实验研究为主,定性的机理研究较少。以正己烷为对象,从原子分子层面定性研究其在碳酸钙表面的吸附能力,为解释致密油在储层岩石基质上的吸附性提供了有力依据。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了C_6H_(14)分子在CaCO_3(100)面的吸附能,对比分析了吸附前后的物理结构和电子态密度。结果表明:C_6H_(14)分子在B11位吸附最稳定,吸附能为-0.782 4 eV,吸附后键长键角变化率均小于1%,是一种弱化学吸附。不同吸附位的能量差值很小,仅为0.017 8 e V,C_6H_(14)分子容易在CaCO_3表面发生稳定流动。吸附后,C_6H_(14)分子的电子态密度向低能量区域整体偏移约3.1 e V,而CaCO_3(100)面的电子态密度曲线基本重合,吸附作用对C_6H_(14)分子的电子结构影响显著,对CaCO_3(100)面电子结构影响甚微。     

Si（313）表面电子结构特性的理论研究

利用形式散射理论的格林函数方法及紧束缚最近邻近似下的sp3s模型，首次计算了半导体Si的（313）高指数表面的表面电子结构.采用层轨道表象及表面投影技术，给出了（313）表面在二维布里渊区高对称点的波矢可分辨的电子态密度和表面投影能带结构.计算结果表明（313）表面在-10eV到+2eV的能区内存在6个主要的表面态.在此基础上讨论了各表面态的色散特性、轨道特性和局域特性等.     

一种制备SiO2膜的方法——氧等离子体处理聚硅烷涂层

作者利用低温氧等离子体处理聚硅烷涂层,成功地制备了SiO2膜．由IR谱给出的Si-O键的吸收峰波数,随氧等离子体处理时间的不同在1065～1088cm-1范围变化;XPS谱给出Si2p的结合能为103．3～103．5eV,硅氧原子比为1：1．99;激光椭园偏振仪测得折射率在1．30～1．55范围;MOS电容的高频C-V特性曲线表明,平带电压为正,计算得氧化物电荷的电性为负,密度为6．6×1010～8．8×1011cm-2,其大小可以通过改变处理条件进行控制;BT实验表明,可动电荷密度为(3～6)×1010cm-2,这种新型的SiO2膜可望在微电子器工艺中得到应用．     

Influence of Al-doping on electroluminescence of silicon-based films

A series of Al-doped silicon-rich silica (AlSiO) composite films have been prepared by a dual ion beam co-sputtering method with a Al, Si and SiO2 composite target. The content of Al and Si in the films can be adjusted by changing the surface area of Al and Si of the target. Visible electroluminescence (EL) from the samples is found to have only one luminescence band peaked at 510 nm (2.4 eV). Experimental results show that the doping of Al is beneficial to reducing the onset voltage and to increasing the intensity of EL.