密度泛函理论计算内掺氢分子富勒烯H2＠C60及其二聚体的几何结构和电子结构

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,简称GGA),对内掺氢分子富勒烯H₂＠C₆₀及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现无论是在H₂＠C₆₀单体,还是在其二聚体中,氢倾向以分子形式存在于碳笼中心处,且在室温下氢分子可以做自由旋转.电子结构分析表明,氢分子掺入到C₆₀和C₁₂₀中,仅对距离费米能级以下-8eV至-5eV能级处有一定的贡献,其他能级的分布和能隙几乎没有变化. 关键词： 几何结构 电子结构 密度泛函     

富勒烯衍生物苯基C71-丁酸甲酯的结构和电学性质第一性原理研究

使用B3LYP/6-31G（d）方法对有机太阳电池中作为电子受体材料的富勒烯衍生物苯基C₇₁-丁酸甲酯（［70］PCBM）的同分异构体进行了计算.PCBM与C₇₀通过六元环和六元环共用的CC双键加成得到的产物是热力学控制产物;通过五元环和六元环共用的C—C键加成得到的产物则是动力学控制产物.［70］PCBM与C₇₀的第一绝热电子亲和势很接近.PCBM对前线轨道贡献很小,［70］PCBM的最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道（LUMO）的电子云主要分布在C₇₀笼上.PCBM提升了C₇₀的LUMO能级水平,有利于提高太阳电池的光电转换效率.自然布居分析表明,PCBM与C₇₀之间没有发生显著的电荷转移.所有的性质研究表明,PCBM基团并不涉及电池光电转换过程,但在调整C₇₀能级水平提高光电转换效率中发挥了重要作用. 关键词： 71-丁酸甲酯')" href="#">苯基C₇₁-丁酸甲酯 电子受体 结合能 第一绝热电子亲和势     

富勒烯衍生物C60（CF3）n（n=2，4，6，10）几何结构和电子性质变化规律的密度泛函研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对C₆₀（CF₃）_n （n=2,4,6,10）几何结构和电子性质的变化规律进行了计算研究.发现在C₆₀（CF₃）₄可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p p p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定;在C₆₀（CF₃）₆可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p p p m p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定.对C₆₀（CF₃）₂,C₆₀（CF₃）₄,C₆₀（CF₃）₆和C₆₀（CF₃）₁₀四种加成衍生物的几何结构分析可知：随着CF₃加成个数的增加,C₆₀中的C—C平均键长逐渐变大,笼子与CF₃之间连接键C_C60—C_CF3逐渐变大.对它们的电子结构分析可知,随着CF₃加成数目的增多,反应热几乎是线性增加.而C₆₀（CF₃）_n（n=2,4,6,10）分子的平均反应热在n=6处为极大值,说明C₆₀（CF₃）₆应该是最容易得到的加成产物.由Mulliken电荷可知,加成的CF₃个数越多,CF₃与笼子的相互作用也就越强,每个CF₃转移到笼子上电荷数也就越多.C₆₀（CF₃）_n的自旋聚居数分布表明它们均为闭壳层结构.最后,从CF₃对分子的前线轨道贡献可知,四种分子的得电子情况和失电子情况均发生在碳笼本身,并不随着CF₃个数的增加而发生明显的改变. 关键词： 60（CF₃）_n （n=2')" href="#">C₆₀（CF₃）_n （n=2 10） 几何结构和电子性质 密度泛函     

富勒烯C20分子器件的电子结构和传导特性

运用基于密度泛函理论和基于非平衡格林函数的第一性原理方法研究了富勒烯C₂₀分子及连接电极构成的C₂₀分子器件的电子结构及电子输运性质.构建了三个基于C₂₀分子的嵌入K和Si原子的电子输运系统,并得到了电子透射谱和分子轨道分布.分析了三种器件的电子结构和输运性质的产生原因,说明C₂₀分子器件的电子传导主要集中在外壳.在C₂₀分子空笼中嵌入K和Si原子后,其电子输运仍然主要集中于富勒烯C₂₀的外壳. 关键词： 20分子')" href="#">富勒烯C₂₀分子 电子结构 电子传导     

带电荷C60分子的电子结构及其非线性光学性质

应用Su-Schrieffer-Heeget(SSH)模型研究带电荷C₆₀分子的结构和电子结构.分析所带电荷量对结构的影响,计算带不同电荷数时C₆₀分子的电子结构,进一步对三阶非线性光学极化率进行了研究.     

基于富勒烯C60结构体系的金纳米粒子合成物光学非线性研究

使用532nm,8ns激光脉冲研究了两种新型的基于富勒烯C₆₀结构体系的金纳米粒子合成物的光学非线性.Z-scan实验结果和理论分析的比较表明,材料的非线性吸收强烈地依赖于材料中的配合体,而非线性折射主要来自金纳米粒子的贡献.而且与熟知的C₆₀甲苯溶液光限幅特性作了比较,分析了光限幅机理. 关键词： 60结构体系')" href="#">基于富勒烯C₆₀结构体系 金纳米粒子 等离子体 光限幅     

C60分子电子激发态结构的理论研究

C₆₀分子有较丰富的分子键轨道,同时C₆₀分子离子是稳定存在的,因此预期C₆₀分子的里德伯轨道也是稳定存在的。本文在独立电子近似的基础上,应用多重散射自洽场方法,从理论上统一自洽地探讨了C₆₀分子的分子键轨道和分子里德伯轨道的能级结构。这些轨道能级结构在独立电子近似的层次上模拟了C₆₀分子的电子结构。所得结果和已有的理论和实验结果进行了比较和分析,说明本文结果是自洽合理的,并和已有的实验值符合良好 关键词：     

MC20F20（M=Li，Na，Be和Mg）几何结构和电子性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论（density functional theory, DFT）中的广义梯度近似（generalized gradient approximation, GGA）对MC₂₀F₂₀（M=Li,Na,Be和Mg）的几何结构和电子性质进行了计算研究.几何结构研发现：随着内掺原子序数的增加,金属原子M对C₂₀F₂₀中的C—C键的影响越来越大,而对C—F键的影响甚微.掺杂能计算表明：MC₂₀F₂₀的掺杂能均为负值,需要在一定的实验条件下才能被合成.内掺碱金属和碱土金属分别产生了两类截然不同的能隙和磁性.其中,内掺碱金属的能隙非常小,且带有1μ_B的净磁矩,表现出磁性;而内掺碱土金属的能隙比C₆₀的能隙还大,净自旋为0,表现出非磁性. 关键词： 富勒烯 几何结构 电子结构 密度泛函     

C40富勒烯分子的电子结构与传输特性研究

本文采用密度泛涵理论对富勒烯C₄₀分子进行了结构优化,得到了稳定构型,然后构建了以金原子面为电极的电子输运模型.使用非平衡格林函数方法对构建的电子输运模型进行了电子输运性质的计算,得到了电子透射谱和伏安曲线,并分析了分子器件产生电子输运性质的原因.研究结果发现:C₄₀富勒烯的化学活性明显强于富勒烯C₆₀和C₃₂分子,在一些分子能级处,该分子为一个良导体.     

C72,La2@C72几何结构和电子性质的计算研究

采用密度泛涵理论(density functional theory, DFT)中的广义梯度近似(generally gradient approximation, GGA)对富勒烯C₇₂和内掺金属La富勒烯La₂@C₇₂三种同分异构体的几何结构和电子结构进行研究.发现在C₇₂的三种同分异构体中，满足独立五边形规则(isolated-pentagon-rule，IPR)的C₇₂(D_{6d< 关键词： 72}')" href="#">C₇₂ 2@C₇₂')" href="#">La₂@C₇₂ 密度泛涵理论 几何结构 电子结构     

Frontier orbitals analysis and density-functional energetics for metal-substituted fullerene C58Fe2

The formation mechanism, geometric structures, and electronic properties of a metal-substituted fullerene C₅₈Fe₂ have been studied using frontier orbital theory (FOT) and density functional theory (DFT). FOT predicts that two Fe atoms prefer to substitute the two carbons of a [6,6] double bond of C₆₀ yielding a structure denoted as C₅₈Fe₂-3, which is different from the two equivalent substitution sites, i.e., the sites on the opposite of C₆₀ cage or in the nearest neighboring sites of a pentagonal ring for C₅₈X₂ (X=N and B), and also different from the cross sites of a hexagonal ring for C₅₈Si₂. Five possible structures of C₅₈Fe₂ are optimized using DFT to see whether FOT works. The DFT calculations support the prediction of FOT. The Mulliken charge of Fe atom in C₅₈Fe₂-3 shows that the two Fe atoms of C₅₈Fe₂-3 lose 0.70 electron to the carbons of the cage, and the net spin populations of Fe atom indicate that each Fe atom has 1.11 μ_B magnetic moments, while each of the four nearest neighboring carbons has magnetic moments. Thus, the two Fe atoms have ferromagnetic interaction with each other, and have weak antiferromagnetic interaction with their four nearest neighboring carbons, leaving 2.0 μ_B magnetic moments for the molecule.     

Electronic structure of PCBM

We have studied the electronic structure of [6,6]-phenyl-C₆₁-butyric-acid-methyl-ester (PCBM) using synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (PES) measurements and first-principles calculations. The PES spectrum of the entire occupied valence band is reported, which exhibits abundant spectral features from the Fermi level to ～24 eV binding energy. All the spectral features are broadened as compared with the cases of C₆₀. The reasons for the broadening are analysed by comparing the experimental data with the calculated energy levels and density of states. Special attention is paid to the analysis of the C₆₀ highest occupied molecular orbital (HOMO)-1 derived states, which can play a crucial role in the bonding at the interfaces of PCBM/polymer blenders or PCBM/electrodes. Besides the well-known energy level splitting of the C₆₀ backbone caused by the lowered symmetry, C 2p states from the side chain mix or hybridize with the molecular orbitals of parent C₆₀. The contribution of the O 2p states can substantially modify the PES spectrum.     

［Mg(NH2)2］n(n=1—5)团簇的密度泛函理论研究

用密度泛函理论的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G^*基组水平上对［Mg(NH₂)₂］_n(n=1—5)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性等进行了理论研究.结果表明：团簇易形成链状结构,Mg—N键长为0.190—0.234 nm,N—H键长为0.101—0.103 nm,H—N—H键角为100.2°—107.5°;团簇中M 关键词： 2)₂］_n(n=1—5)团簇')" href="#">［Mg(NH₂)₂］_n(n=1—5)团簇 密度泛函理论 结构与性质 储氢材料     

γ-LiAlO2晶体生长、改性和热学性质研究

采用快速提拉法生长出了透明、完整的γ-LiAlO₂晶体，但是晶体的高熔点和易 挥发性限制了γ-LiAlO₂晶体质量.采用气相传输平衡法（vapor transport equilibra tion technique,VTE）工艺对晶体改性，半高宽（FWHM）值从1169arcsec降至442arcsec，继续升高VTE处理温度至1300℃，FWHM值反而升高至552arcsec.快速提拉法生长出来晶体，100］方向和［001］方向的热膨胀系数分别为172398×10^-6/K，107 664×10^-6/K.经过三步VTE处理后［100］和［001］方向热膨胀系数降至16 6539×10^-6/K和101784×10^-6/K. 关键词： 2')" href="#">γ-LiAlO₂ 气相传输平衡法 热膨胀系数     

tetracene 分子在Ru(1010)表面的吸附结构及其电子态研究

利用紫外光电子能谱(UPS)、角分辨紫外光电子能谱(ARUPS)和扫描隧道显微镜(STM)等方法研究了tetracene分子在Ru(1010)表面上吸附的电子态，吸附位置和吸附取向.UPS实验显示，与tetracene分子有关的光电子谱峰在费米能级以下2.1, 3.5, 4.8, 6.0, 7.1和9.2 eV处；ARUPS 结果表明，tetracene分子的分子平面基本平行于衬底表面；从STM图像中可以看到tetracene分子的长轴沿［0001］和［1210］两个晶向.基于密度泛函理论的从头算计算证实了上述结论.当分子长轴沿［0001］晶向时，分子中心位置在衬底表面的“短桥位”上，当分子长轴沿［1210］晶向时，分子中心位置在衬底表面的“四原子中心空位”上. 关键词： tetracene分子 Ru(1010)表面 吸附结构 吸附电子态     

Kinetics of radiation cooling of fullerenes

Emission from fullerene molecules excited by means of electron impact in crossed beams under conditions of single collisions between electrons and C₆₀ molecules in a kinetic energy range E _e from 25 to 100 eV was studied experimentally. Emission spectra in a wavelength range from 300 to 800 nm; the emission excitation functions and the temperature of emitting molecules as a function of E _e were measured with a resolution of 1.6–3.2 nm. The contribution to emission from ionized C ₆₀ ^+* molecules has been determined and data on the emissivity of the C ₆₀ ^+* ion have been obtained. It has been shown that the emission spectra can be well approximated with the spectral distribution of thermal emission from a black body (Planck’s formula), taking into account the lowering of emissivity for a small particle. The emission can be observed starting with electron energy of about 27 eV; the emission excitation function is of a nonresonant form, peaking at an energy of E _e ≈70 eV. As E _e is increased, the temperature of emitting particles rises and reaches its maximum value of 3100–3200 K at E _e ≈47 eV.     

非晶/微晶相变域硅薄膜及其太阳能电池

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（VHF-PECVD）法，成功制备出从非晶到微晶过渡区 域的硅薄膜. 样品的微结构、光电特性及光致变化的测量结果表明这些处于相变域的硅薄膜 兼具非晶硅优良的光电性质和微晶硅的稳定性. 用这种两相结构的材料作为本征层制备了p- i-n太阳能电池，并测量了其稳定性. 结果在AM15(100mW/cm²) 的光强下曝光 800—5000min后，开路电压略有升高，转换效率仅衰退了29%. 关键词： 相变域硅薄膜 光电特性 太阳能电池     

PbTe/PbSrTe半导体非对称量子阱中的Rashba效应

窄带隙半导体异质结构的自旋效应最近受到了国际上的很大关注.Ⅳ-Ⅵ族半导体具有各向异性和多能谷的特征,因此可以预期Rashba自旋效应在不同取向的Ⅳ-Ⅵ族半导体量子阱结构中存在显著差异.计算了多个取向的Pb_1-ySr_yTe/PbTe/Pb_1-xSr_xTe非对称量子阱中的Rashba分裂能,结果表明［100］取向的PbTe量子阱的Rashba分裂能在阱宽为5.0nm时 关键词： Ⅳ-Ⅵ族半导体 非对称量子阱 Rashba效应 自旋-轨道耦合分裂