(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu cấu trúc và tính chất cluster ge pha tạp hai nguyên tử cr ở trạng thái trung hòa và ion
7 thg 12, 2023 | 15:28

(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu cấu trúc và tính chất cluster ge pha tạp hai nguyên tử cr ở trạng thái trung hòa và ion



Trong số đó, cluster germanium (Ge) là cluster bán dẫn đang được nghiên cứu nhiều do nó có thể thay thế cho silicon trong các ngành vật liệu điện tử nên được nghiên cứu rộng rãi từ lý thuyết tới thực nghiệm nhằm làm rõ những vấn đề như cấu trúc, tính chất, từ tính và tìm kiếm những tính chất mới [3].Từ những kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy, cluster germanium ngun chất có hoạt tính hóa học cao nên không phù hợp để làm đơn vị cấu trúc cho vật liệu nano. Bằng việc chọn kim loại pha tạp có thể tạo ra vật liệu có bộ khung cluster germanium với những tính chất mới hoặc tạo dạng ống nano. Do đó đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về cấu trúc của cluster germanium pha tạp với các nguyên tố khác nhau như Sn, Co, Ni, Cu, Au, Ag, Mn đã tìm ra sự thay đổi cấu trúc, độ bền và tính chất của cluster pha tạp so với cluster germanium. Không những nghiên cứu ở trạng thái trung hòa, cluster germanium pha tạp còn được nghiên cứu ở trạng thái điện tích khác.


NỘI DUNG:



MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1
2. Tổng quan tài liệu và tình hình nghiên cứu đề tài......................................... 2
3. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 4
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................. 4
5. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 5
6. Cấu trúc của luận văn .................................................................................... 5
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................... 6
NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ................................ 8
Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HĨA HỌC TÍNH TỐN ..................... 8
1.1 Phương trình Schrưdinger ........................................................................... 8
1.2 Tốn tử Hamilton ........................................................................................ 9
1.3 Hàm sóng của hệ nhiều electron ............................................................... 10


1.4 Cấu hình electron và bộ hàm cơ sở ........................................................... 12
1.4.1. Cấu hình electron .......................................................................... 12
1.4.2. Bộ hàm cơ sở ................................................................................. 13
1.5 Phương pháp gần đúng hoá học lượng tử dựa trên Hartree-Fock............. 16
1.5.1. Phương pháp Hartree-Fock .......................................................... 16
1.5.2. Các phương pháp bán kinh nghiệm .............................................. 18
1.5.3. Các phương pháp Post-HF ........................................................... 18

download by :


1.6 Phương pháp phiếm hàm mật độ ............................................................... 18
1.6.1. Mô hình Thomas – Fermi .............................................................. 18
1.6.2. Các định lý Hohenberg-Kohn ....................................................... 19
1.6.3. Các phương trình Kohn-Sham ...................................................... 19
1.6.4. Một số phiếm hàm trao đổi ........................................................... 21
1.6.5. Một số phiếm hàm tương quan ..................................................... 22
1.6.6. Một số phương pháp DFT thường dùng ....................................... 23
1.7 Thuyết NBO............................................................................................... 24
1.7.1. Orbital tự nhiên, orbital nguyên tử tự nhiên và orbital liên kết tự
nhiên ........................................................................................................ 24
1.7.2. Phân tích nhiễu loạn bậc hai của tương tác cho-nhận .................. 25
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU ........................ 26
2.1 Hệ chất nghiên cứu.................................................................................... 26
2.1.1. Khái quát về cluster ...................................................................... 26
2.1.2. Cluster germanium nguyên chất ................................................... 29
2.1.3. Cluster germanium pha tạp một nguyên tử kim loại .................... 30
2.1.4. Cluster germanium pha tạp hai nguyên tử kim loại ..................... 31
2.2. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 34
2.2.1. Phần mềm tính tốn ...................................................................... 34





2.2.2. Phương pháp tính tốn.................................................................. 35
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 36
3.1 Cấu trúc hình học của cluster trung hòa và cation .................................... 36
3.1.1. Cluster Ge3Cr20/+ ........................................................................... 36
3.1.2. Cluster Ge4Cr20/+ ........................................................................... 38
3.1.3. Cluster Ge5Cr20/+ ........................................................................... 40
3.1.4. Cluster Ge6Cr20/+ ........................................................................... 42
3.1.5. Cluster Ge7Cr20/+ ........................................................................... 44

download by :


3.1.6. Cluster Ge8Cr20/+ ........................................................................... 46
3.1.7. Cluster Ge9Cr20/+ ........................................................................... 48
3.1.8. Cluster Ge10Cr20/+ ......................................................................... 50
3.1.9. Quy luật hình thành và phát triển của cluster GenCr20/+ (n = 3 10) ........................................................................................................... 51
3.2 Khảo sát thông số năng lượng của GenCr20/+ (n = 3 - 10) ......................... 54
3.2.1. Năng lượng liên kết trung bình ..................................................... 54
3.2.2. Năng lượng phân li ....................................................................... 56
3.2.3. Biến thiên năng lượng bậc hai ...................................................... 59
3.2.4. Năng lượng vùng cấm HOMO-LUMO. ........................................ 61
3.2.5. Sự chuyển điện tích và phân bố electron ...................................... 63
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 70
PHỤ LỤC





Trong số đó, cluster germanium (Ge) là cluster bán dẫn đang được nghiên cứu nhiều do nó có thể thay thế cho silicon trong các ngành vật liệu điện tử nên được nghiên cứu rộng rãi từ lý thuyết tới thực nghiệm nhằm làm rõ những vấn đề như cấu trúc, tính chất, từ tính và tìm kiếm những tính chất mới [3].Từ những kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy, cluster germanium ngun chất có hoạt tính hóa học cao nên không phù hợp để làm đơn vị cấu trúc cho vật liệu nano. Bằng việc chọn kim loại pha tạp có thể tạo ra vật liệu có bộ khung cluster germanium với những tính chất mới hoặc tạo dạng ống nano. Do đó đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về cấu trúc của cluster germanium pha tạp với các nguyên tố khác nhau như Sn, Co, Ni, Cu, Au, Ag, Mn đã tìm ra sự thay đổi cấu trúc, độ bền và tính chất của cluster pha tạp so với cluster germanium. Không những nghiên cứu ở trạng thái trung hòa, cluster germanium pha tạp còn được nghiên cứu ở trạng thái điện tích khác.


NỘI DUNG:



MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1
2. Tổng quan tài liệu và tình hình nghiên cứu đề tài......................................... 2
3. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 4
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................. 4
5. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 5
6. Cấu trúc của luận văn .................................................................................... 5
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................... 6
NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ................................ 8
Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HĨA HỌC TÍNH TỐN ..................... 8
1.1 Phương trình Schrưdinger ........................................................................... 8
1.2 Tốn tử Hamilton ........................................................................................ 9
1.3 Hàm sóng của hệ nhiều electron ............................................................... 10


1.4 Cấu hình electron và bộ hàm cơ sở ........................................................... 12
1.4.1. Cấu hình electron .......................................................................... 12
1.4.2. Bộ hàm cơ sở ................................................................................. 13
1.5 Phương pháp gần đúng hoá học lượng tử dựa trên Hartree-Fock............. 16
1.5.1. Phương pháp Hartree-Fock .......................................................... 16
1.5.2. Các phương pháp bán kinh nghiệm .............................................. 18
1.5.3. Các phương pháp Post-HF ........................................................... 18

download by :


1.6 Phương pháp phiếm hàm mật độ ............................................................... 18
1.6.1. Mô hình Thomas – Fermi .............................................................. 18
1.6.2. Các định lý Hohenberg-Kohn ....................................................... 19
1.6.3. Các phương trình Kohn-Sham ...................................................... 19
1.6.4. Một số phiếm hàm trao đổi ........................................................... 21
1.6.5. Một số phiếm hàm tương quan ..................................................... 22
1.6.6. Một số phương pháp DFT thường dùng ....................................... 23
1.7 Thuyết NBO............................................................................................... 24
1.7.1. Orbital tự nhiên, orbital nguyên tử tự nhiên và orbital liên kết tự
nhiên ........................................................................................................ 24
1.7.2. Phân tích nhiễu loạn bậc hai của tương tác cho-nhận .................. 25
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU ........................ 26
2.1 Hệ chất nghiên cứu.................................................................................... 26
2.1.1. Khái quát về cluster ...................................................................... 26
2.1.2. Cluster germanium nguyên chất ................................................... 29
2.1.3. Cluster germanium pha tạp một nguyên tử kim loại .................... 30
2.1.4. Cluster germanium pha tạp hai nguyên tử kim loại ..................... 31
2.2. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 34
2.2.1. Phần mềm tính tốn ...................................................................... 34





2.2.2. Phương pháp tính tốn.................................................................. 35
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 36
3.1 Cấu trúc hình học của cluster trung hòa và cation .................................... 36
3.1.1. Cluster Ge3Cr20/+ ........................................................................... 36
3.1.2. Cluster Ge4Cr20/+ ........................................................................... 38
3.1.3. Cluster Ge5Cr20/+ ........................................................................... 40
3.1.4. Cluster Ge6Cr20/+ ........................................................................... 42
3.1.5. Cluster Ge7Cr20/+ ........................................................................... 44

download by :


3.1.6. Cluster Ge8Cr20/+ ........................................................................... 46
3.1.7. Cluster Ge9Cr20/+ ........................................................................... 48
3.1.8. Cluster Ge10Cr20/+ ......................................................................... 50
3.1.9. Quy luật hình thành và phát triển của cluster GenCr20/+ (n = 3 10) ........................................................................................................... 51
3.2 Khảo sát thông số năng lượng của GenCr20/+ (n = 3 - 10) ......................... 54
3.2.1. Năng lượng liên kết trung bình ..................................................... 54
3.2.2. Năng lượng phân li ....................................................................... 56
3.2.3. Biến thiên năng lượng bậc hai ...................................................... 59
3.2.4. Năng lượng vùng cấm HOMO-LUMO. ........................................ 61
3.2.5. Sự chuyển điện tích và phân bố electron ...................................... 63
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 70
PHỤ LỤC



M_tả

M_tả

Chuyên mục:

Không có nhận xét nào: