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1、中等尺寸ZnSe团簇结构稳定性和电子性质研究4—.巢丽洁盐城师范学院新能源与电子工程学院文章研宄丫屮等尺寸的(ZnSc)n(n=24,28,36,48)团簇的结构稳定性和电子性质.通过手工搭建和从体材料中切割得到团簇构型，并参考了其它n-IV族团簇的一些低能结构，使用DMol软件包进行结构优化和能量计算.研宄结果表明，中等尺寸的(ZnSe)n团簇，当n=24,28和36时，笼状和管状结构的能量最低；当n=48时，纤锌矿(WZ)体材料结构的能量最低;笼状结构、管状结构具有相对较大的H0M0-LUM0能隙，而洋葱结构和WZ体材料结构的能
2、隙相对较小.关键词：团簇;结构;电子性质;密度泛函理论;小团簇结构中，当n〈6时，二维平面结构相对稳定;但当时，三维空心笼状结构更稳定刘信平等人研宄了ZnSe小团簇的分子热力学性质，结果表明:在298~1150K温度范围内，Zn与Se反应的&由能值均为负，且随着温度的升高，自由能值负的越多U1.孙美玉等人比较了ZnSedQZn2Sc两种团簇，发现ZnSe2团簇更稳定；同时分析了两种团簇的最高占据轨道与最低轨道间的能隙（HOMO-LUMO能隙），得出两种团簇均具有导电性，且ZnSe2KZn2Se的导电性强[5].Wang等人研宄丫屮等
3、尺寸的ZnO团簇的生长序.研宄表明，笼和管结构是ZnO团簇的最优选的结构基序.洋葱结构随着尺寸的增加而更加稳定M.Chen等人研宄了中等尺寸的ZnS团簇，得到了相似的结论.即对于中等尺寸的团簇，空心的笼状和管状结构能量最低.随着团簇尺、r的增大，洋葱结构能量越来越低m.而屮等尺寸的ZnSe闭簇的结构和物性还没有人研宂过.为丫找出屮等尺寸ZnSe团簇的结构、稳定性及电子性质，为其进一步的应用提供必耍的理论支持，本文研宄了中等尺寸的ZnSe团簇的结构稳定性和电子性质,考虑了四种尺寸的(ZnSe)n(n=24,28，36，48)团簇.计算
4、结果表明，当尺寸较小时，笼状和管状两种结构的能量最低;随着尺寸的增大，WZ体材料结构的能量最低.笼状结构、管状结构具有相对较大的HOMO-LUMO能隙，而洋葱状结构和WZ体材料状的结构的能隙相对较小.2计算方案我们的计算采用了DMol软件包中密度泛函理论[8-9]，我们选择了全电子和DND基矢.DIIS方法被用来加速自旋极化自洽场收敛.我们还釆用了热拖尾来加速这一收敛过程.为了准确计算，我们选择了八重计划对电荷密度和库仑势进行多极展开.交换关联势我们选择丫GGA/PBE皿.自洽场计算时，总能量的收敛标准为10Ha,力的收敛标准0.0
5、02Ha/，位置移动收敛标准为0.005.对于中等尺寸ZnSe团簇，我们在手工搭建和简单的化学直觉的基础上构建了一定数量的候选结构.此外，还从WZ体材料切割出一些团簇结构，并参考了其它II-IV族团簇的一些低能结构，作为团簇稳定性研究的候选结构.PBE/DND的准确性在前面关于团簇和纳米线的研宄工作屮已经得到检验[7,11-14].相信我们的计算方案对描述中等尺寸(ZnSe)n团簇的结构稳定性和电子性质是可信的.3结果和讨论3.1几何结构3.1.1(ZnSe)24团簇图1和图2分别画出了(ZnSe)24团簇最低能量结构以及儿个具有代
6、表性的亚稳结构.括号里的数值代表它们和最低能量结构间的能量差，数值越大，表示它们的稳定性越低.图1(ZnSe)24团簇最低能量结构以及部分低能结构:大球代表Zn原子;小球代表Se原子Fig.1Thelowest-energystructureandsomelow-energy-structuresof(ZnS)24clusters:bigball,Znatom;smallball,Seatom卜载原图最稳定的团簇结构(48a，SJ是一个双层笼结构.亚稳态笼结构(48b，D.J,由40个(ZnSe)2环组成，只比最稳定结构(48a)能
7、量高0.010eV.心形环状结构(48c,C,),由38个(ZnSe)2环组成，比(48a)能量高0.019eV•结构(48d,D6d)可视为心形笼结构，能量比(48a)的高0.037eV.而由32个(ZnSe)2和8个(ZnSe)3组成WZ体材料结构(48e，C2v)比(48a)能量高0.037eV.(48f，0)为空心笼结构，它包含8个(ZnSe)4环，8个(ZnSe)3环和8个(ZnSe)2环，它的能量比最低能量结构(48a)高0.038eV.比较图1的团簇结构，我们发现(ZnSe)和(ZnSe)4环越少，结构相对就会越稳定.
8、说明(ZnSe)3环和(ZnSe)4环的存在会使体系能量升高.亚稳态结构(48g,C2)比(48a)能量高0.038eV.(48h,D2d)构型有一个双笼式结构，即2个由6个(ZnSe)3和(ZnSe)2组成的空心笼由5个(ZnSe)
