Атомная и электронная структура наноформ на основе кремния

• Автор: Борщ, Надежда Алексеевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 169 с. : ил.

1. ОСОБЕННОСТИ АТОМНОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ КРЕМНИЕВЫХ И КРЕМНИЙ-МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КЛАСТЕРОВ И КЛАТРАТОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Атомная структура и стабильность кремниевых

и кремний-металлических кластеров

1.1.1. Атомная структура и стабильность кремниевых кластеров

1.1.2. Атомная структура кремний-металлических кластеров

1.2. Теоретические и экспериментальные исследования электронной структуры кремниевых

и кремний-металлических кластеров

1.2.1. Плотность электронных состояний

1.2.2. Исследование электронной структуры кремниевых и кремний-металлических кластеров методом фотоэлектронной спектроскопии

1.3. Кристаллическая структура кремниевых

и кремний-металлических клатратов Бц6 и Ме8Бі46

1.4. Теоретические и экспериментальные исследования электронной структуры кремниевых
и кремний-металлических клатратов
1.4.1. Зонная структура и плотность состояний в кремниевых и кремний-металлических клатратах

1.4.2. Исследование электронной структуры клатрата Ва88146 методом фотоэмиссонной спектроскопии
1.4.2. Спектроскопия остовных уровней
1.4.3. Рентгеновские эмиссионные спектры клатратов Ыа8814б и К88Цб
2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА АТОМНОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ КЛАСТЕРОВ И КЛАТРАТОВ
2.1. Методика расчета атомной и электронной структуры кластеров
2.1.1. Метод Хартри-Фока для атомных систем
2.1.2. Приближение МО ЛКАО. Уравнение Рутана
2.1.3. Полуэмпирические методы
2.1.4. Анализ заселенностей орбиталей по Малликену
2.2. Методика расчета электронной структуры
и спектральных характеристик клатратов
2.2.1. Метод линеаризованных присоединенных
плоских волн
2.2.2. Методика расчета спектральных характеристик
2.3.2.1. Плотности электронных состояний
2.3.2.2. Формализм расчета
фотоэлектронных спектров
2.3.2.3. Методика расчета рентгеновских эмиссионных спектров
3. АТОМНАЯ И ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА
КРЕМНИЕВЫХ И КРЕМНИЙ-МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
КЛАСТЕРОВ
3.1. Детали расчета
3.2. Атомная структура кремниевых
и кремний-металлических кластеров

3.2.1. Атомная структура кремниевых кластеров
Біп- (п = 12- 16,20,24)
3.2.2. Атомная структура кремний-металлических
кластеров МеБіп- (Ме = Иа, К, Мо; п = 12 - 16, 20, 24)
3.3. Распределение заряда в кремниевых
и кремний-металлических кластерах
3.3.1. Распределение заряда в кластерах
8і„~(п = 12-16, 20, 24)
3.3.2. Распределение заряда в кластерах ]Ма(К)8іп-
(п = 12, 16,20, 24) и Мо8іп~ (п = 12 - 16, 20)
3.4. Фотоэлектронные спектры кластеров 8і„~ и Мо8іп~
3.5. Плотность электронных состояний в кремниевых и кремний-металличесских кластерах
8іп", На(К)8іп- и Мо8іп"
4. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА КРЕМНИЕВЫХ
И КРЕМНИЙ-МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КЛАТРАТОВ 8і46 И Ме88і46 (Ме = №, К, Ва, Мо)
4.1. Детали расчета
4.2. Зонная структура клатратов 8і46 и Ме88і46
(Ме = Иа, К, Ва, Мо)
4.3. Плотность электронных состояний в клатратах
8і46 и Мє88і46 (Ме = Ыа, К, Ва, Мо)
4.4. Теоретические рентгеновские эмиссионные спектры кремниевых и кремний-металлических клатратов
БЦб и Ме88і46 (Ме = №, К, Ва, Мо)
4.5. Фотоэлектронные спектры клатратов Иа88і46 и Ва88і46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

следовательно, связь между атомами бария и кремниевой решеткой является ковалентной.
Согласно теории Бардина-Купера-Шриффера высокая плотность электронных состояний на уровне Ферми обуславливает сверхпроводящие свойства. В спектрах кремний-бариевого клатрата около уровня Ферми выделяется максимум, за счет которого обеспечивается существенная плотность состояний при Ер. Сравнение спектров, полученных при /гг = 776 и 785 эВ, позволяет заметить, что в прифермиевской области существенное влияние оказывают 5(7-состояния бария. Гибридизация Ва 5(7-состояний и состояний зоны проводимости кремниевой подрешетки приводит к росту плотности состояний около уровня Ферми и, следовательно, является определяющим фактором в возникновении сверхпроводимости в клатрате Ва88Цб.
В одной из последних на данный момент работ, посвященных
фотоэмиссионной спектроскопии кремний-металлических клатратов, представлено экспериментальное исследование
электронного спектра клатратов Ba8AgxSi46-x (х = 0, 1, 3, 6) [84]. Клатрат Ва^х8146_х является сверхпроводником в случае, если х < 3 - температура сверхпроводящего
перехода составляет 7 К при х = 1 и понижается до 2.8 К при х = 3. При х > 3, критическая температура составляет только 1.8 К [86, 87]. Поэтому изучение электронной структуры кремний-бариевых клатратов, легированных атомами Ag, позволило авторам [84]
Т | I | I | I I I I I I ' J*
BagAgxSi46_x ?
12 10 8 6 4 2 О
Binding energy (eV)
Рис. 30. Фотоэлектронные спектры клатрата
Ва^х8Ц6.х (х = 0, 1, 3, 6) [84].