过渡金属M（M=Fe、Co、Ni）掺杂纯铍团簇的第一性原理研究

作     者：葛桂贤 

作者单位：河南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗有华

授予年度：2007年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

主      题：团簇 几何结构 电子性质 磁性 

摘      要：本文利用密度泛函理论研究了不同的过渡金属元素掺杂纯铍团簇的结构及电子性质。其主要内容如下: 第一章介绍了团簇科学的研究现状。团簇的尺寸处于原子和宏观体系之间,本身性质具有多样性和奇异性,是实验和理论研究的一个重要对象。首先,简单介绍了团簇的基本性质。接着,从实验和理论两个方面,介绍了团簇研究的基本方法。其中,在实验方法中,介绍了团簇的制备和测量方法。在理论方法中,介绍了团簇研究的基本思路和方法。最后阐明了本论文的主要内容和意义。 第二章中,我们简要介绍了密度泛函理论的基本框架和其发展过程。首先,介绍了密度泛函理论的发展过程,从Thomas-Fermi模型,到Hohenberg-Kohn定理,再到Kohn-Sham方程,直到最近的对密度泛函理论的各种修正。介绍了各种常用的交换相关泛函。本章最后介绍基于密度泛函理论的Gaussian软件和DMOL软件。 第三章研究了MBen(M=Fe、Co、Ni)团簇的结构和电子性质,团簇的生长方式是戴帽式生长,掺杂原子都没有陷进Be原子形成的笼内。对于CoBe团簇来说,Co原子的磁矩出现了振荡,当n=6时,Co原子的4s、3d和Be原子的2s、2p较强杂化、Co-Be键长的减小以及对称性的降低导致Co原子的磁矩最小。5和10是团簇的幻数。NiBe团簇的几何结构与自旋多重度有关,最低能量结构的自旋多重度是3和1。n≥4时,较强的p, d杂化导致团簇的磁矩淬灭,4是团簇的幻数。对于FeBen团簇,当n=5、7、12时,Fe原子的4s、3d和Be原子的2s、2p较强杂化、Fe–Be键长的减小以及对称性的降低导致Fe原子的磁矩为零。5和10是团簇的幻数。与主团簇相比,掺杂过渡金属Fe、Co、Ni可以增强团簇的稳定性。通过三种掺杂团簇几何结构和电子性质的比较,得出MBen(M= Fe、Co、Ni)(n=2–12)团簇的幻数主要由几何效应来解释。