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《al8p8团簇环状结构与性质的密度泛函理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)1368ActaPhys.鄄Chim.Sin.,2005,21(12)：1368耀1372December鄢Al8P8团簇环状结构与性质的密度泛函理论研究1,2311122张材荣陈宏善陈玉红冯旺军李维学许广济寇生中(1兰州理工大学理学院;2有色金属新材料国家重点实验室,兰州730050;3西北师范大学物理与电子工程学院,兰州730070)摘要用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6鄄31G鄢水平上对AlP团簇的环状结构进行了88几何结构优化
2、,并在同一水平上计算了Al8P8团簇的电子结构、振动特性及极化率和超极化率.用自然键轨道(NBO)方法分析了成键性质,Al8P8团簇中离子键和共价键共存,而且在不同轨道中原子间成键有不同的杂化方式.计算结果表明:优化后的Al8P8团簇为双层环状结构;价电子态密度显示其电子结构具有半导体的性质;最强的IR和Raman谱峰分别位于530.65cm-1和366.54cm-1处.关键词：Al8P8团簇,密度泛函理论,结构与性质中图分类号：O561.1,O641III鄄V族化合物半导体奇特的光电性质和潜在根据文献[1
3、3]报道的Ga8As8团簇的纳米环状结的应用价值已引起物理、化学和材料等领域的广泛构,考虑到GaAs和AlP具有相同的价电子数和相兴趣,也使得III鄄V化合物团簇成为团簇领域的研究似的成键性质,设计了不同的Al8P8团簇的纳米环状[14鄄15]热点之一.块体AlP是禁带宽度为2.42eV的白色闪结构.用密度泛函中杂化密度泛函B3LYP,在双锌矿结构半导体材料.对AlP团簇的研究工作主要孜价基组LANL2DZ的水平进行几何结构优化,将[1]鄢有:Liao等用高精度的从头计算研究了III鄄V化合所得最稳定结构再
4、用B3LYP/6鄄31G进行几何结构物四原子团簇及其正离子的电子结构;Mohammad优化,计算中对称性没有限制,并对最稳定构型的电[2鄄3]等用从头计算法研究了AlnPn(n=1耀3),Al4P4团簇的子结构、振动特性、极化率和超极化率进行了分析.[4鄄6][16]电子结构、成键性质和稳定性;Feng等用多参考电子结构的计算采用Gaussian98软件完成.态单双组态相互作用方法(multi鄄referencesingles+doublesconfigurationinteraction,MRSDCI)研
5、究了2结果与讨论Al3P和AlP3团簇及其正离子,Al2P和AlP2团簇及2.1Al8P8团簇的环状结构其正离子以及Al3P2、Al2P3团簇及其负离子的几何将所设计的不同初始构型用B3LYP/LANL2DZ[7鄄10]结构、电子态和势能面;武海顺等用杂化密度泛进行几何结构优化,以结合能为判据,将最稳定结构函B3LYP/6鄄311G(d)方法研究了AlnPm(n=1耀2,m=1耀又用B3LYP/6鄄31G鄢优化.所得结构如图1所示,7)团簇正负离子的结构、电子态和稳定性;CostalesAl8P8团簇中各原
6、子的坐标列于表1中.Al8P8团簇[11]等用密度泛函方法研究了(AlP)n(n=1耀3)团簇的结是双层环状结构,每个P(Al)原子都与三个Al(P)成[12]构和振动特性;G佼mez等研究了AlxPy(x,y臆4)团键,而且Al原子比P原子更接近团簇中心,这主要[13]簇负离子的光电子谱.Sun等报道了Ga8As8团簇是由于P原子的孤对电子使其排斥作用较强导致的纳米环状结构和光学性质,鉴于GaAs和AlP具的.层内Al—P键长为0.232nm,层间Al—P键长有相似的性质,本文运用密度泛函方法研究了Al8
7、P8为0.238nm.层内P—Al—P键角约为151毅,层内团簇的环状结构和性质.Al—P—Al键角约为107毅,侧面为四边形,两个键角分别约为103毅、72毅.相对于自由原子,团簇的结合能1计算方法为47.32eV,考虑零点能修正后的结合能为46.55鄢2005鄄05鄄09收到初稿,2005鄄07鄄06收到修改稿.联系人:张材荣(E鄄mail:zhcrxy@lut.cn;Tel:0931鄄3811773,0931鄄2756955).国家自然科学基金(10347007,50371016)及兰州理工大学科研发
8、展基金资助项目No.12张材荣等：Al8P8团簇环状结构与性质的密度泛函理论研究1369表1AlP团簇优化后的坐标(B3LYP/6鄄31G鄢)88Table1ThecoordinatesofoptimizedAl8P8cluster(B3LYP/6鄄31G鄢)Coordinates(nm)AtomicindexAtomicsymbolxyz1Al-0.0476-0.25920.09412P-0.0573-0.31
