Геометрическая и электронная структура нанокластеров некоторых металлов и полупроводниковых наночастиц

• Автор: Мазалова, Виктория Леонидовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Физика кластеров. Методы теоретических исследований.

1.1 Размерные эффекты в кластерах

1.2 Энергетика свободных кластеров

2.2.1 Магические числа.

2.2.2 Геометрические оболочки: структурные модели и общие тенденции в энергетике.

1.3 Переход металл-диэлектрик.

1.4 Методика теоретических исследований

1.4.1 Рентгеновская спектроскопия поглощения.

1.4.2 Метод полного многократного рассеяния. Программный комплекс ГЕГГ8.2.
1.4.3 Метод конечных разностей.
Программный комплекс РОММЕ8.
1.4.4 Теория функционала плотности.
Программный комплекс А1Ж
Глава 2. Локальная атомная и электронная структура малых кластеров меди
2.1 Получение спектров рентгеновского поглощения за Си Ьгз-краем в свободных малых кластерах меди и исследование их локальной атомной и электронной структуры
2.1.1 Получение спектров рентгеновского поглощения за Си Ьгз-краем в свободных малых кластерах меди
2.1.2 Теоретическое исследование локальной атомной
и электронной структуры свободных кластеров меди
2.2 Получение спектров рентгеновского поглощения за

Си /t-краем в малых кластерах меди, формирующихся в водном растворе СиСЬ и исследование энергетического сдвига края спектра поглощения
2.3 Получение спектров рентгеновского поглощения за ЛТ-красм меди в малых кластерах меди, формируемых на подложке GaAs (100) растворе H2S04 и исследование структуры ближайшего окружения осажденных кластеров меди Глава 3. Синтез нанокластеров в газовой фазе и получение спектров рентгеновского поглощения за Lj-краем титана в свободных кластерах титана
Глава 4. Получение спектров рентгеновского поглощения за ЛГ-краем азота в наночастицах A1N и исследование локального окружения кластеров A1N
Основные результаты и выводы

Литература

Введение
Актуальность темы
Кластеры, являющиеся особым типом конденсированного состояния, имеют свойства, отличные от свойств отдельных молекул или вещества в целом. Размеры кластеров охватывают широкий диапазон: от молекулярного (с квантованными состояниями) до микрокристаллического (где состояния квазинепрерывны). Как правило, геометрическая структура кластеров существенно изменяется с увеличением числа составляющих атомов. Это означает, что можно изменять электронные, магнитные и оптические свойства одноэлементных и составных кластеров, просто варьируя их размер. Изучение структурных изменений получаемых различными методами таких нанообъектов как кластеры, является важным для управления свойствами и повышения эффективности устройств наноэлектроники.
При изучении кластеров важным является выбор метода исследования. Одним из эффективных экспериментальных методов исследования низкоупорядоченных систем, является метод рентгеновской спектроскопии поглощения в ближней к краю области (международный термин XANES - X-ray absorption near-edge structure), дающий информацию о распределении свободных электронных состояний. С помощью анализа XANES можно также получить информацию о валентности и полной 3D структуре (включая углы связи) на наноразмерном уровне [1]. Мощным теоретическим «инструментом» как для нахождения геометрической структуры исследуемого объекта (на основе поиска минимума полной энергии), так и для изучения его элекгронных свойств является метод, основанный на теории функционала плотности (международный термин - DFT) [2].
В настоящей работе проведено исследование локальной атомной и электронной структуры кластеров некоторых кластеров металлических (меди, титана) и полупроводниковых (нитрид алюминия) материалов.

точность результатов полного многократного рассеяния теряется при высоких энергиях.
В программе РЕН'8.2 возможно учесть эффект влияния температуры на полное многократное рассеяние. Эффект влияние температуры на полное многократное рассеяние может быть учтен путем умножения каждого радиус-вектора атома на величину ехр-а2к2), которая представляет собой точный фактор Дебая-Валлера для однократного рассеяния. Факторы Дебая-Валлера для многократного рассеяния не являются точными, так как их вклады снижены вследствие температурных факторов и средней длины свободного пробега. Поэтому, при запуске модуля БМБ можно получить ХАРЛЕБ спектр, где будет учтено только приблизительное значение температурного эффекта.
В четвертом модуле программы используется алгоритм с несколькими фильтрами вклада путей рассеяния, чтобы определить все значимые пути многократного рассеяния в порядке увеличения длины пути. Пути рассеяния определяются из списка атомных координат в стартовом файле. В модуле производится эффективная проверка вырождения с целью определения эквивалентных путей (основанная на сходной геометрии, симметрии обратных путей и пространственной инверсионной симметрии). Критерии, используемые в процессе фильтрации, основываются на очень точных оценках амплитуды каждого пути.
В пятом модуле программы для каждого пути рассеяния данная программа вычисляет эффективную амплитуду рассеяния и полный фазовый сдвиг рассеяния, а также другие ХА 13 параметры.
Завершающим этапом расчета является построение рентгеновского спектра поглощения. Происходит объединение ХАББ параметров для одного или нескольких путей для получения общего ХАБ спекгра. Выполняется расчет факторов Дебая-Валлера для однократного и многократного рассеяния с использованием, например, корреляционной модели Дебая. Результатом работы этой части программы является полный ХАЙ Б спектр, а также, по желанию пользователя, может быть рассчитан вклад в ХАРБ от каждого пути индивидуально.