(ZnSe)n(n=1,2)团簇结构及ZnSe分子热力学性质的理论计算

用密度泛函B3LYP方法、6-311 G基组对(ZnSe)n(n=1,2)分子体系进行了理论研究,得到(ZnSe)n(n=1,2)分子体系的基态电子状态的平衡几何Re、谐振频率、偶极矩和离解能De及不同温度、压力下的热力学函数值;设用总能量中的电子和振动能量近似代表ZnSe分子处于固态时的能量,用总熵中的电子和振动熵近似代表ZnSe分子处于固态时的熵,进而计算了Zn与Se反应的ΔH0、ΔS0、ΔG0,并由此计算出不同温度的反应平衡常数Kp.结果表明:在298~1150 K温度范围内,Zn与Se反应的自由能值均为负,且随着温度的升高,ΔG0值负的越多,表明在这个温度范围内反应能自发发生,而且自发趋势随温度的升高逐渐增大;平衡常数逐渐减小,即反应进行程度随温度的升高逐渐减小;ZnSe分子材料的导电性随压力增大而增强.     

ZnSeH分子微观性质及热力学性质的从头计算

用密度泛函B3LYP方法对ZnSeH分子体系进行了理论研究,优化得到ZnSeH分子的微观构型及不同温度下的热力学函数值.ZnSeH为角型分子,RZn-Se=0.239?5?nm、RSe-H=0.148?5?nm、角αZnSeH=94.832°.设用总能量中的电子和振动能量近似代表ZnSeH分子处于固态时的能量,用总熵中的电子和振动熵近似代表ZnSeH分子处于固态时的熵,进而计算了Zn与HSe反应的△H0、△S0、△G0,并由此计算出不同温度的反应平衡常数Kp.结果表明在298～1 098 K温度范围内,Zn与HSe反应能够自发发生,且随着温度的升高,△G0逐渐增大,平衡常数逐渐减小,自发反应进行程度越小.     

CdSe/CdZnSe超晶格的激子光学性质的研究

用分子束外延法在GaAs衬底上生长了CdSe/Cd0.65Zn0.35Se超晶格结构。利用X射线衍射（XRD）、77K下变密度激发的光致发光光谱和变温度光致发光光谱研究了CdSe/CdZnSe超晶格结构和激光复合特性，在该材料中观测到激子－激子散射发射峰，变密度激发光致发光光谱和谱温度光致发光光谱证实了这一现象，激子发射峰的线宽随着温度的升高而展宽，低温时发光峰的宽度主要是由合金组分和阱垒起伏引起的，没温时激子线宽展宽是由于激子与纵光学声子和离化的施主杂质间的散射作用引起的，光致发光的强度随着温度的升高而降低，这主要是由激子的热离化造成的，也就是说，热激发使得电子或空穴由阱中跃迁至垒上。     

CdSe/CdMnSe多量子阱的激子光学性质的研究

用分子束外延在GaAs衬底上生长了CdSe/CdMnSe多量子阱结构.利用X射线衍射(XRD)、变密度激发的PL光谱、变温度PL光谱和变密度激发的ps时间分辨光谱研究了CdSe/CdMnSe多量子阱结构和激子复合特性.讨论了随温度升高辐射线宽展宽和辐射复合效率降低的机理.发现不同激发密度下发光衰减时间不同,认为它的机理可能是无辐射复合引起的.在该材料中观测到激子激子散射发射峰,它被变密度激发和变温度PL光谱所证实. 关键词： CdSe/CdMnSe 量子阱 光学性质     

(HgSe)n(n=1~6)团簇结构和性质的密度泛函研究

本工作采用LANL2DZ赝势基组、B3LYP方法对(HgSe)n(n=1~6)团簇进行了结构优化、自然键原子轨道和频率计算,得到(HgSe)n(n=1~6)团簇基态的平衡几何结构、电子状态、垂直电离势、垂直电子亲和势、偶极矩、三个基本热力学函数等相关性质,并系统分析了该团簇的几何构型、原子的净电荷布局、前沿分子轨道特征。结果表明：基态稳定结构(HgSe)2为平面四边形,(HgSe)n(n=3~6)为笼状结构,且稳定顺序为(HgSe)5>(HgSe)4>(HgSe)6>(HgSe)2>HgSe>(HgSe)3,极性顺序为：(HgSe)4>HgSe>(HgSe)3>(HgSe)5>(HgSe)6>(HgSe)2,(HgSe)6、(HgSe)2分子空间结构的对称性较好。(HgSe)n(n=1~6)团簇各体系都有较好的电子供体及受体等活性部位,随着n增大轨道离域现象明显,利于电子的转移,导电性增强。     

金属锡表面吸附氢同位素的量子力学计算

根据原子分子反应静力学与群论,确定了H2、D2和T2的基电子状态为1∑+g(D∞v),SnH、SnD和SnT的基电子状态为2∑+( C∞v).应用基函数SDD**和6-311G**,密度泛函B3P86方法,计算了氢同位素分子及其锡化物的结构、能量E、定容热容Cv和熵S.H2 (D2, T2) ,SnH(D , T)和SnH2(D2, T2)的基电子状态分别为1∑+g(D∞h ),2∑+(C∞v)和3B1(C2v).H2、D2和T2的离解能为4.591 8 eV,SnH(D, T)分子的离解能为2.714 7 eV,SnH2(D2, T2)分子的离解能为4.833 9 eV.用总能量中的电子和振动能量近似代表SnHn、SnDn和SnTn(n=1,2)分子处于固态时的能量,用总熵中的电子和振动熵近似代表SnH、 SnD和SnT分子处于固态时的熵,从而计算了锡与H2、D2和T2反应过程的△Hf°,△Sf°,△Gf°和平衡压力, 并导出他们与温度的函数关系.X     

外吸附CO过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1～6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性的密度泛函计算研究

本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似对过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1～6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性进行计算研究,由结构优化可知:当CO分子的C原子吸附在面桥位时形成的单重态Pd5 CO结构热力学最稳定,和Zanti等人(Eur.J.Inorg.Chem.2009,3904)得到的结论一致.Pd5(CO)2和Pd5 (CO)2最稳定结构中,第二个和第三个CO分子都吸附在边桥位,而第一个CO分子吸附在面桥位.但是对于最稳定的Pd5 (CO)n(n=4,5,6),所有的CO分子都位于边桥位,从吸附能的角度看,Pd5(CO)2应该是最容易得到的吸附产物.由能隙可知:Pd5 (CO)n(n=1～6)的动力学稳定性相比较Pd5有所增加,但是并不会随着CO分子数目的增加而呈现递增或者递减的规律,其中Pd5 (CO)3具有最好的动力学稳定性.CO在Pd5上发生非解离性化学吸附,CO健的强度变化逐渐变小.CO对HOMO和LUMO贡献很小,使得HOMO和LOMO的成分发生一定的改变.由VIP和VEA计算可知:随着CO数目的增加,Pd5(CO)n(n=1～6)的失电子能力逐渐降低,而得电子能力逐渐增强.Pd5具有2μB的磁矩,但是Pd5 (CO)n(n=1～6)的磁性完全淬灭.     

CdSe量子点凝胶快速制备及其光谱特性

以水为反应溶剂,采用NaBH₄还原SeO₂并与过量CdSO₄反应,制备CdSe量子点凝胶。所得CdSe量子点凝胶直接干燥即得到固态粉体,若用聚乙二醇或谷胱甘肽等作为分散修饰剂可方便的转化成相应的溶胶,制备方法快速简单、成本低。CdSe量子点凝胶、粉体、溶胶均具有良好的光致发光特性,且性质稳定。结果表明反应物CdSO₄与SeO₂用量的摩尔比（Cd/Se值）和反应温度影响CdSe量子点的荧光特性。当制备凝胶的Cd/Se值由2.4:1增加12:1时,CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光强度增加,荧光发射峰由560nm红移到610nm;当制备凝胶的反应温度由40℃增加到90℃时,CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光发射峰由560nm红移到600nm。CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光量子产率20%左右。     

(HgSe)_n(n=1～6)团簇结构和性质的密度泛函研究

本工作采用LANL2DZ赝势基组、B3LYP方法对(HgSe)n(n=1~6)团簇进行了结构优化、自然键原子轨道和频率计算,得到(HgSe)n(n=1~6)团簇基态的平衡几何结构、电子状态、垂直电离势、垂直电子亲和势、偶极矩、三个基本热力学函数等相关性质,并系统分析了该团簇的几何构型、原子净电荷布局、前沿分子轨道特征.结果表明:基态稳定结构(HgSe)2为平面四边形,(HgSe)n(n=3~6)为笼状结构,且稳定顺序为(HgSe)5(HgSe)4(HgSe)6(HgSe)2HgSe(HgSe)3,极性顺序为:(HgSe)4HgSe(HgSe)3(HgSe)5(HgSe)6(HgSe)2,(HgSe)6和(HgSe)2分子空间结构的对称性较好.(HgSe)n(n=1~6)团簇各体系都有较好的电子供体及受体等活性部位,随着n增大轨道离域现象明显,利于电子的转移,导电性增强.     

外吸附CO过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1 to 6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性的密度泛函计算研究

本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似对过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1 to 6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性进行计算研究，由结构优化可知：当CO分子的C原子吸附在面桥位时形成的单重态Pd5CO结构热力学最稳定，和Zanti等人（Eur. J. Inorg. Chem. 2009, 3904）得到的结论一致。Pd5(CO)2和Pd5(CO)3最稳定结构中，第二个和第三个CO分子都吸附在边桥位，而第一个CO分子吸附在面桥位。但是对于最稳定的Pd5(CO)n(n=4,5,6), 所有的CO分子都位于边桥位。从吸附能的角度看，Pd5(CO)2应该是最容易得到的吸附产物。由能隙可知：Pd5(CO)n(n=1 to 6)的动力学稳定性相比较Pd5有所增加，但是并不会随着CO分子数目的增加而呈现递增或者递减的规律，其中Pd5(CO)3具有最好的动力学稳定性。CO在Pd5上发生非解离性化学吸附，CO健的强度变化逐渐变小。CO对HOMO和LUMO贡献很小，使得HOMO和LOMO的成分发生一定的改变。由VIP和VEA计算可知：随着CO数目的增加，Pd5(CO)n(n=1 to 6)的失电子能力逐渐降低，而得电子能力逐渐增强。Pd5具有2μB的磁矩，但是Pd5(CO)n(n=1 to 6)的磁性完全淬灭。     

Mg掺杂CdSe电子结构和光学性质的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,计算了纤锌矿结构Cd1-xMgxSe(x=0,0.125,0.250,0.375)的电子结构和光学性质。结果表明,不同系统的价带顶都主要由Se4p态决定,其位置基本不变;导带底由Se4 s态和Cd5 s共同决定,并且随着掺杂浓度的增加向高能区移动,结果使得带隙展宽,由此使得系统介电函数虚部的峰值和折射率实部的峰值随掺杂浓度的增大而蓝移,计算结果与实验符合。     

(CuIn)_n(n=1,2)小团簇的结构与稳定性的从头算理论研究

本文采用从头算理论MP2方法研究了合金团簇(Cu In)n(n=1,2)的结构和稳定性.计算得到的双原子分子Cu In几何参数、频率和解离能跟实验数据十分吻合.(Cu In)2团簇有五个稳定结构,基态结构是具有1A1/C2v对称性的蝴蝶结构,结合能为6.57 e V.将计算结果与同族元素体系(Cu Al)2和(Cu Tl)2对比,无论是在构型上,还是在电子特性上都有相似性.文中给出了(Cu In)2稳定构型的电子结合能能谱,希望在实验上得以验证.     

Ab initio study of II-(VI)2 dichalcogenides

The structural stabilities of the (Zn,Cd)(S,Se,Te)(2) dichalcogenides have been determined ab initio. These compounds are shown to be stable in the pyrite phase, in agreement with available experiments. Structural parameters for the ZnTe(2) pyrite semiconductor compound proposed here are presented. The opto-electronic properties of these dichalcogenide compounds have been calculated using quasiparticle GW theory. Bandgaps, band structures and effective masses are proposed as well as absorption coefficients and refraction indices. The compounds are all indirect semiconductors with very flat conduction band dispersion and high absorption coefficients. The work functions and surface properties are predicted. The Te and Se based compounds could be of interest as absorber materials in photovoltaic applications.     

电化学析氢反应中单层MoSe2氢吸附机理第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,本文计算了单层2H相MoSe₂纳米材料表面及两种边缘（Mo原子边缘、Se原子边缘）不同活性位点、不同氢原子吸附率下的氢吸附吉布斯自由能（Gibbs free energy,用△G_H⁰表示）,并且将对应的微观结构进行了系统分析比较,得出△G_H⁰最接近于0 eV的吸附位点及相应的吸附率.同时,结合差分电荷密度和电负性理论,分析了单层MoSe₂两种边缘氢吸附的电荷转移及成键特性,进一步解释了不同吸附位点呈现的结构与能量趋势.最后,通过基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学模拟,研究了高温热运动对两种边缘氢吸附的影响,获得了氢原子发生脱附的临界温度及对应的微观动态过程.该理论研究从原子尺度揭示了单层2H相MoSe₂纳米材料边缘不同位点在不同温度下对氢原子吸附和脱附的微观机理,证实了Mo原子边缘的畸变和重构行为,加深了对实验中单层2H相MoSe₂边缘在不同温度下氢吸附机理的理解,为实验中通过控制MoSe₂边缘设计廉价高效的析氢催化剂提供理论参考.     

Photoinduced charge redistribution and its influence on excitonic states in Zn(Cd)Se/ZnMgSSe/GaAs quantum-well heterostructures

The photoinduced charge redistribution in Zn(Cd)Se/ZnMgSSe/GaAs quantum-well heterostructures under different conditions of optical excitation has been investigated using scanning probe microscopy and optical spectroscopy in the temperature range from 5 to 300 K. Excitation of the samples by radiation with a photon energy greater than the band gap of Zn(Cd)Se leads to the accumulation of electrons in quantum wells, which is detected using scanning spreading resistance microscopy. For moderate excitation densities (up to 25 W/cm²) and at temperatures ranging from 80 to 100 K, the density of a quasi-two-dimensional electron gas formed in quantum wells is several orders of magnitude higher than the density of electron-hole pairs generated by the excitation radiation. The excess electron concentration in the quantum well leads to a broadening of the exciton resonances and to an increase in the relative intensity of the donor-bound exciton emission line and also determines the increase in the luminescence quantum yield with increasing excitation intensity. An additional illumination with a photon energy less than the band gap of Zn(Cd)Se decreases the concentration of excess electrons in quantum wells. The influence of the additional illumination is observed at a temperature of approximately 100 K and almost completely suppressed at 5 K. The obtained results are explained in terms of the formation of a potential barrier for electrons at the ZnMgSSe/GaAs interface and by the specific features of recombination processes in the electron-hole system containing impurity centers with different charge states.     

Adsorption and reaction of bromine with Ag(110)

The adsorption and reaction of Br₂ with Ag(110) was studied with Auger electron spectroscopy, LEED, work function measurements and thermal desorption spectroscopy in the temperature range of 130–1000 K. Depending on Br coverage and crystal temperature, four different adsorption and reaction states could be detected. For fractional monolayer coverages, chemisorbed Br(ad) is found to be the most stable species. This adsorption state saturates for θ(Br) ? 0.75. In the chemisorption stage, two LEED patterns, a p(2 × 1) with θ(Br) ? 0.5 and a c(4 × 2) with θ(Br) ? 0.75, were observed. For higher Br₂ exposures and T = 130 K a layer-by-layer growth of AgBr is detected. At higher temperature, T > 190 K, there is evidence for a transformation from a 2D growth mechanism of AgBr into a 3D agglomeration of larger AgBr cluster. Molecularly adsorbed.     

聚对苯撑中杂质诱导的磁性缺陷

本工作研究了掺FeCl₃和掺碘聚对苯撑(PPP)样品中与极化子相互转化有关的电子顺磁共振(EPR)谱特性.在掺碘的样品中,我们观测到一种新的实验现象:室温线宽△H_pp(RT)、自旋浓度N_spin对掺碘浓度的特有依赖关系,即随碘浓度N (Ⅰ)的增大,△H_pp首先减小又增大,然后再次减小重又增大.与此对应,自旋浓度首先升高又下降,然后再次升高又下降.然而,在掺FeCl₃的样品中,△H_pp和N_spin没有出现象在掺碘的样品中那种变化现象,而是随掺FeCl₃浓度增大,△H_pp,首先减小而后增大.相对应地,N_spin首先升高而后下降.本文着重探讨了产生上述差别的原因.由于聚合物链上的自旋和掺杂分子相互作用,观测到的g因子数值接近自由基g值,并且基本上不随掺杂种类、温度的变化而变化.     

Solvothermal synthesis and characterization of CdSe nanocrystals with controllable phase and morphology

Zinc blende (ZB) CdSe hollow nanospheres were solvothermally synthesized from the reaction of Cd(NO₃)₂·4H₂O with a homogeneously secondary Se source, which was first prepared by dissolving Se powder in the mixture of ethanol and oleic acid at 205 °C. As Se power directly reacted with Cd(NO₃)₂·4H₂O in the above mixed solvents, wurtzite (W) CdSe solid nanoparticles were produced. Time-dependent experiments suggested that the formation of CdSe hollow nanospheres was attributed to an inside-out Ostwald ripening process. The influences of reaction time, temperature and ethanol/oleic acid volume ratio on the morphology, phase and size of the hollow nanospheres were also studied. Infrared (IR) spectroscopy investigations revealed that oleic acid with long alkene chains behaved as a reducing agent to reduce Se powder to Se²⁻ in the synthesis. Photoluminescence (PL) measurements showed that the ZB CdSe hollow nanospheres presented an obvious blue-shifted emission by 42 nm, and the W CdSe solid nanoparticles exhibited a band gap emission of bulk counterpart.     

First-principles prediction of half-metallic ferromagnetism in Cd(TM)O2 (TM=Cr, Mn, Fe, Co, Ni) compounds

We report the electronic structure of Cd(TM)O₂ (TM=Cr, Mn, Fe, Co, Ni) in the chalcopyrite structures. From this study we find that Cd(TM)O₂ is a half-metallic ferromagnetic compound. From the energy consideration we find that Cd(TM)O₂ is more stable in chalcopyrite structure rather than in rock salt structure. A careful analysis of the spin density reveals the ferromagnetic coupling between the p-d states and the cation dangling-bond p states, which is believed to be responsible for the stabilization of the ferromagnetic phase. The calculated heat of formation, bulk modulus and cohesive energy are reported.     

PdY合金及其一氢化物分子结构及热力学函数的研究

本文利用B3LYP的密度泛函方法对PdY、 PdYH的分子结构进行了优化,得到PdY最稳定的电子态为2∑,RPdY=0.2418 nm,ωe=249.66cm-1,De=2.75eV.PdYH最稳定构型为Cs,1A'态,RPdY=0.243 0 nm,RYH=0.197 4nm,∠PdYH=116.54°,谐振频率v1(a')=1 450.83cm-1,v2(a')=351.21cm-1,v3(a')=243.71cm-1,离解能De(PdYH)为5.64 eV.并以气态分子总能量中的振动能Ev代替分子处于固态时的振动能,以电子运动和振动运动熵SEv代替分子处于固态的熵的近似方法计算了PdY与氢及其同位素反应的△Hθ、△Sθ、△Gθ及氢化反应平衡压力,得出PdYH(S)的生成焓为60.32kJ·mol-1.