硅氢双原子簇结构、热化学和电子亲和能的研究

摘要

硅氢化合物近年来倍受关注是因为它们在现代工业,尤其是微电子工业中的应用。本文用密度泛函理论方法:B3LYP、BPW91和BHLYP,在全电子的双ζ加极化加弥散函数基组(DZP++)下,研究了Si5Hn(n=3-12)和Si6Hn(n=3-14),获得了它们的基态结构、电子亲合能、谐振频率以及离解能。对Si5Hn来说,当n≤8时,它们的基态结构是以五个硅原子形成的三角双锥为基本骨架,硅原子尽可能以四配位键接氢原子,当n=9,10时,三角双锥结构被破坏,形成了环状结构,当n=11,12时,环结构也被破坏,形成了链式和枝状结构;阴离子Si5Hn-的基态结构和中性Si5Hn和其中性的相比,当n=3,8时,它们的构型发生了变化,并且Si5H3?不但形成传统的Si-H键,也形成非传统的Si-H-Si氢桥键。对Si6Hn来说,n≤8时,它们的基态结构是以六个硅原子形成的扭曲双顶四面体为基本骨架,当n＞;9时,随着n的增加,硅原子尽可能地以四配位键接氢原子而形成了多种环状、链式和枝状结构。阴离子Si6Hn?的基态结构和Si6Hn相比,当n=7、8、10和13时,它们的构型发生了明显的变化,其主要改变是在分子内部硅骨架发生了重排。在预测体系键长方面,三种方法通常的次序是:BPW91＞;B3LYP＞;BHLYP。在预测电子亲合能方面,B3LYP和BPW91预测的结果最可靠,BHLYP预测的结果最差;。在预测离解能方面,BHLYP方法产生最大的断氢离解能,而BPW91方法产生最小的断氢离解能。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 本论文的研究对象及国内外研究概况

1.3 本论文的研究内容

第二章 理论原理和计算方法

2.1 引言

2.2 密度泛函理论

2.3 M(~-)LLER-PLESSET微扰理论

2.4 势能面

2.5 基组的选择

2.5.1 最小基组

2.5.2 双ζ和分裂价基组

2.5.3 极化基组和弥散函数

2.6 计算方案的实施和结果分析

2.6.1 分子平衡结构的几何优化

2.6.2 谐振频率的计算和分析

2.6.3 电子亲合能及离解能的计算和分析

第三章 Si_5H_N (N=3–12) 和Si_6H_N (N=3–14)原子簇的结构、热化学和电子亲合能的研究

3.1 计算方法

3.2 Si_5H_N (N=3–12)原子簇的计算结果与讨论

3.2.1 Si_5H_3和Si_5H_3~-

3.2.2 Si_5H_4和Si_5H_4~-

3.2.3 Si_5H_5和Si_5H_5~-

3.2.4 Si_5H_6和Si_5H_6~-

3.2.5 Si_5H_7和Si_5H_7~-

3.2.6 Si_5H_8和Si_5H_8~-

3.2.7 Si_5H_9和Si_5H_9~-

3.2.8 Si_5H_(10)和Si_5H_(10)~-

3.2.9 Si_5H_11和Si_5H_11~-

3.2.10 Si_5H_12和Si_5H_12~-

3.2.11 Si_5H_n(n=3-12)原子簇的电子亲和能

3.2.12 Si_5H_n(n=4-12)原子簇的离解能及相对稳定性

3.3 Si_6H_N (N=3–14)原子簇的计算结果与讨论

3.3.1 Si_6H_3和Si_6H_3~-

3.3.2 Si_6H_4和Si_6H_4~-

3.3.3 Si_6H_5和Si_6H_5~-

3.3.4 Si_6H_6和Si_6H_6~-

3.3.5 Si_6H_7和Si_6H_7~-

3.3.6 Si_6H_8和Si_6H_8~-

3.3.7 Si_6H_9和Si_6H_9~-

3.3.8 Si_6H_(10)和Si_6H_(10)~-

3.3.9 Si_6H_11和Si_6H_11~-

3.3.10 Si_6H_12和Si_6H_12~-

3.3.11 Si_6H_13和Si_6H_13~-

3.3.12 Si_6H_14和Si_6H_14~-

3.3.13 Si_6H_n(n=3-12)原子簇的电子亲和能

3.3.14 Si_6H_n(n=4-14)原子簇的离解能及相对稳定性

第四章 结论

参考文献

附录

致谢

在读期间取得的科研成果