一类新型含平面四配位碳、硅和锗的化合物的结构与成键性质

采用密度泛函理论方法,研究了一类新型含平面四配位碳、硅和锗的化合物的结构、成键、稳定性和光谱性质.通过结构优化和振动分析表明,这类含有平面四配位结构单元CB4、SiN4、GeN4、GeB4的分子具有稳定的电子和几何结构.这些稳定体系均存在中心原子与周围4个原子间的共轭π键,其中中心原子C为π电子给体,Si为π电子受体,而Ge可以是π电子受体也可以是给体.对于含平面四配位硅和锗的分子C20H16N4Si和C20H16N4Ge,中心原子采取sp2d杂化方式与周围的N原子形成σ键,而由于C原子价层无d轨道且s和p轨道的能级差相对较小,近似采用sp2杂化与周围的B原子形成多中心σ键.     

碳硅原子链电子输运性质的理论计算

以C-Si-C-Si直线原子链与Au(100)-3×3电极耦合所构成的纳米结点为研究对象,用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法,对结点的电子输运进行了理论模拟.计算结果得到:当2电极距离为1.686 nm时,纳米结点体系总能量最低,结构最稳定,C-Si平均键长为0.166 nm,此时结点的透射系数为0.627,平衡电导为0.627 G_0,电子传输通道主要由碳、硅原子的p电子轨道形成的π键所构成;在电压为0～1.0 V时,纳米结点稳定结构的电导随着外偏压的增大而减小.     

1—苯基杂氮硅三环的从头计算研究

本文用量子化学从头计算方法研究了１－苯基杂氮硅三环的电子结构和化学键。基集包括了硅原子的收缩的ＳＴＯ－３Ｇ的３ｄ轨道，研究结果表明：硅的３ｄ轨道对形成苯环与硅之间的σ，π相互作用和Ｎ→Ｓｉ配键均有重要贡献。     

N型硅压阻系数π_(11)与π_(12)之间关系的理论推导

本文应用能带结构的多谷模型,对N型硅在[100]方向的压阻效应进行了理论分析。当沿N型硅晶体的[100]轴施加压力并分别在[100]和[010]方向加电场时所引起的电导率变化的主要原因是:电子在能谷之间转移时,电子的迁移率发生变化。由此推导出N型硅的纵向压阻系数π_(11)与横向阻压系π_(12)之间的关系是: π_(12)=-1/2π_(11)且π_(12)的符号是“正”,π_(11)的符号是“负”。这一结果与C.S.Smith的实验测量数据吻合。     

硅掺杂碳纳米管的第一原理研究

采用密度泛函理论研究了纯（5,5）碳纳米管和硅掺杂（5,5）碳纳米管的几何结构和电子结构,计算了硅掺杂后碳纳米管局部结构的变化、硅掺杂碳纳米管的形成能和表面的电荷分布,以及硅原子掺杂前后碳纳米管的差分电荷密度。研究结果表明硅原子掺杂对碳纳米管的结构影响很大,硅原子与碳原子形成化学键,引起碳纳米管上电荷重新分布,引起电荷转移。     

含硅聚炔分子链的电子结构特性

采用量子化学从头算方法对硅基取代型聚炔分子链的电子结构进行了理论计算.基本构型为硅原子取代碳-碳三键中的碳原子(Si—C≡C—),分子链的单元数从1到12;研究了不同长度分子链的能带结构、带隙宽度、前线轨道以及加入电荷对分子链性质的影响;探讨了结构与性能之间的关系及物理性质的微观机理.     

伸缩振动频率,基团电负性和硅烷基中硅的原子势

计算了硅烷基(-SiABC)的基团电负性(x)和硅烷基中硅原子的原子势(n/r),并研究了Si-H和Si-D键的振动频率(v)与硅烷基的基团电负性(x)及硅烷基中硅原子的原子势(n/r)的关系。获得如下关系式γ·μ~(1/2)=235 x_(-SiABC)+1600 γ·μ~(1/2)=80 (n/r)_(-SiABC)+1758 其中,γ、μ、x_(-SiABC)、n和r分别为振动频率(cm~(-1))、约化质量、基团电负性、硅原子的有效电子个数及有效原子半径。     

多孔硅吸附性能的量子化学研究

用量子化学方法中的密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d)水平上,采用模型化学方法和Gaussion03程序,计算由不同数目硅原子组成的一维量子线模型和二维网状模型分别吸附氢原子、氧原子、氧分子、硝酸根和高氯酸根的模型进行计算,考察各模型吸附前后的电子状态、能隙、原子电荷、键强等因素,计算结果表明:在吸附有不同原子、分子的多孔硅表面上,表面硅原子与内层硅原子间的化学键均被削弱,对于解释多孔硅的发光和爆炸性质有一定的理论指导意义.     

离域π键对有机物结构和性质之影响

一、有机物分子中的离域π键(一)离域π键有机物分子中多个原子间有相互平行的 P 轨道时,连贯重迭在一起,构成一个整体,P 电子在多个原子间运动,形成π型化学键,这种不局限在两个原子之间的π键,称为离域π键或大π键.离域π键大部分由经典结构式中有单键和双键交替连接的那一部分原子组成.这些原子在一个平面上,这样它们在同一平面上的 P 轨道可以相互重迭成键,使电子的活动区域加     

羧酸及其衍生物的结构特点分析

1羧酸及其衍生物的结构羧酸及其衍生物的构造式如图1所示.对,故存在给电子的ρ-π共轭效应;与酰基相联的元素的电负性都大于碳元素,具有吸电子的诱导效应. 1.2不同点 1.2.1ρ-π共轭效应大小不同对于同族元素,随着原子序数的增加,原子半径增大,电     

锂离子电池硅/碳负极材料的制备与应用

对锂离子电池中硅/碳负极材料的纳米结构、掺杂改性以及三元复合等制备工艺及其电化学性能、相关机理进行了总结。通过研究不同改性方法对硅/碳负极材料电化学性能的影响,以找到较为优异的改性路径。经过对比发现,通过采用纳米结构、原子掺杂以及三元复合的方法均可显著提升硅/碳负极材料的电化学性能。最后对硅/碳负极材料发展现状进行了简要分析,并对其研究前景进行了展望。     

高能氦粒子对N型磷掺杂硅半导体辐照效应的模拟研究

利用SRIM模拟软件对硅太阳能电池板的减反射膜和N型磷掺杂硅半导体进行了氦粒子辐照模拟实验,实验可知10Me V高能氦粒子对减反射膜几乎不会产生大的损伤,对减反射膜辐照损伤是长期的累积效应。高能氦粒子的辐照损伤主要集中在N型磷掺杂硅半导体内部,这种内部损伤是个短期内快速累积效应。每个辐照氦粒子会在硅半导体材料内部把自身的能量释放出来,导致硅半导体材料内部发生离化现象,造成损伤,这种损伤包括原子离位、原子反冲、原子替换、空位的形成等,会产生平均空位率为394个空位,产生的粒子平均离位率为427个离位原子,会导致大量原子发生级联碰撞。     

多孔硅的荧光及微结构

用扫描隧道显微和光致发光方法，观察了发光多孔硅的微结构形貌。发现多孔硅的光致发光主要源自其最表面层；该层是无定型的，但又不同于一般的非晶硅，而像是由大量纳米尺度的硅原子族组成的海绵状微结构；诸硅原子簇随机分布，相互间没有清晰的界面；没有观察到“线”状或“柱”状的结构；多孔硅的微结构有明显的分形特征，其发光很可能是源自此纳米硅材料中的量子尺寸效应。     

共轭分子体系相关问题的理论探讨

共轭分子是一类极为重要的分子,在单双键交替排列的体系或具有未共用电子对的原子与双键相连的体系中,π轨道与π轨道或P轨道之间存在着相互作用和影响.电子不再定域于两个键连原子之间而是分布于整个分子体系,形成多中心的离域分子轨道和离域键.电子是高度离域的,分子能量比定域情况下降低的更多,体系趋于稳定.这种共轭效应使共轭体系中各个键上的电子云密度发生了平均化,引起了键长的平均化,共轭体系的能隙降低,导致共轭体系分子的吸收光谱向长波方向移动,而且共轭效应对化合物化学性质的影响也是多方面的,如影响到化学平衡,反应方向,反应机理,反应产物,反应速率和酸碱性等[1].     

氟硅酸钾容量法测定硅量

在当今社会飞速发展的进程当中,电子产业作为一种新型的产业,从20世纪中后期至今其发展尤为突出,而做为生产电子器材的基础物质—硅,其作用甚大。在自然界中硅主要以化合态（SiO2）形式存在,但SiO2直接转化生产出Si还比较困难,在国内目前大多采用先将石英矿（SiO2）在铁精粉（或氧化皮）在焦碳作为还原剂,然后在高温条件下为硅铁,而后从硅铁中提取硅的方法,因此工业中由石英矿生产硅铁其转化率的研究具有重要意义,准确地测定硅铁中硅含量更是其中不可缺少的一部分。     

硅功率器件的电子辐照效应及其机理

电子辐照硅功率器件是七十年代初发展起来的新工艺,它利用加速器产生高能电子流辐照硅功率器件,使硅材料晶格中的点阵原予发生位移,造成简单的品格空位和间隙原子。这些空位和问隙原子要和硅中的其它杂质、空位相互作用,组成缺陷络合物,形成了深能级的复合中心,如氧宅位对、磷空位对、双空位对等,以控制少子寿命.为了克服目     

硅功能化石墨烯负极材料的最优化初始构形

硅功能化石墨烯作为锂离子电池的阴极材料,其最优化的初始构形会提高电池的可逆容量、充放电速率和使用寿命.文中应用分子动力学方法,采用Tersoff势函数与LJ势函数,结合速度形式的Verlet算法,对硅功能化石墨烯进行了弛豫和拉伸等力学性能模拟,提出了材料最优化的构形.通过对不同硅原子分布、不同硅碳比、不同空位缺陷率、不同拉伸速度和不同温度对材料的体积、势能、弹性模量、拉伸应变、强度等性能的影响进行了模拟.研究表明,硅原子随机分布时的系统势能最大,体积变化介于横向分布和交叉分布之间,模型的力学性能参数也最高;硅原子数目越多,模型表面褶皱越明显,系统的势能越低,体积也越大;当硅碳比为3.28%时,力学性能参数最大;空位缺陷率越大,模型系统势能越高,体积越大;当缺陷率为1%时,材料的力学性能参数最高;力学性能参数随着拉伸速率和拉伸温度的变大而减小;当速率为0.5 nm·s~(-1),温度为300 K时,材料的力学性能最好.     

硅基低维结构的电子态和光学性质

Canham的文章发表以后，引起了世界范围的研究热潮，目的是实现硅基的集成光电子技术．其中一个主要的研究方向是多孔硅的发光机制．根据各自的实验结果提出了不同的模型：量子限制、表面态复合、硅氧烷及其衍生物、以及声子辅助跃迁等．同时开始了理论计算，方法包括：紧束缚、经验赝势、和基于局域密度泛函的第一原理方法等．大部分理论计算研究的是量子限制对多孔硅和纳米硅晶发光的效应．计算得到的辐射寿命比直接能隙GaAs中激子的长得多，说明量子限制不能完全解释多孔硅的高发光效率．提出了一个经验赝势的同质结模型来计算多孔硅和纳米硅晶的电子结构．多孔硅的波函数用一组体Si波函数展开，它们的波矢满足周期性边界条件．利用简并微扰论计算了S量子线、量子孔、量子阱层和棱柱晶粒的电子态和光跃迁几率(寿命)．用紧束缚集团模型研究了表面键饱和对Si纳米晶体发光的效应．取表面Si原子的悬键与吸附原子之间的相互作用能量Vs为不同的值，代表不同的吸附原子．发现当Vs的绝对值变小时，能隙减小，同时跃迁几率增加约2个数量级．     

单、双硅原子链电子输运性质的理论模拟

运用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的方法对硅原子链与Au(100)电极耦合构成纳米结点的电子输运性质进行了理论模拟计算.结点构型主要考虑了原子单链、原子双链(优化、未优化)分别与电极耦合的3种情形,计算结果得到3个纳米结点的平衡电导,分别为2.659 G_0,3.020 G_0,3.436 G_0(G_0=2e~2/h).电子传输通道主要由Si原子的p电子轨道电子构成,双原子链的电导明显优于单原子链;在-1.2~1.2V,随着外偏压的增大,原子链的电导几乎不变,其I-V曲线都表现出线性特征.     

硅气凝胶电子能谱的测定与量子化学研究

利用能谱仪得到了硅气凝胶的K壳层电子能谱,测定的硅气凝胶Si在1s的电子电离能为1．711－1．762keV,并随颗粒尺寸的增大而升高,因而确认硅气凝胶的电子能谱也具有尺寸效应。依据量子化学原理,建立了聚硅酸钠米粒子簇模型,利用从头算方法,在HF／3－21G的水平上,用解析梯度技术全优化得到了纳米粒子簇的几何构型。根据Koopmans定理,计算了纳米粒子簇的分子轨道能级,得到了电子能谱峰的位置,理论计算Si在1s的电子电离能为1．862－1．875keV,其尺寸效应与实验结果的变化趋势一致。