Электронная структура, геометрия и спиновые свойства монофталоцианинов переходных металлов и элементов III и IV группы

• Автор: Тихонов, Евгений Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

Содержание

Глава 1. Введение

Глава 2. Теоретические основы ab initio расчетов основного состояния

2.1. Метод Хартри-Фока

2.2. Теория функционала плотности (ТФП)

2.3. Гибридные функционалы

2.4. Теоретико-полевой.подход. Приближение GW

2.5. Обзор существующих базисных наборов. Орбитали гауссова типа

Глава 3. Электронная структура фталоцианинов

3.1. Сравнение HOMO-LUMO щели в молекулах МРс, рассчитанной методами GW и гибридного функционала
3.2. Плотность электронных состояний и спектр фотоэлектронной эмиссии в монофталоцианинах металлов
3.3. Интерпретация основных особенностей спектра плотности электронных состояний молекул МРс
Глава 4. Геометрия молекул монофталоцианинов
4.1. Метод расчета геометрии молекул, его точность
4.2. Изменения геометрии плоских молекул металлфтало-цианинов
4.3. Структура неплоских молекул фталоцианинов
4.4. Эффект Яна-Теллера

Глава 5. Спектры инфракрасных колебаний молекул монофта-лоцианинов
Глава 6. Спиновые свойства фталоцианинов
6.1. Оценка энергии спинового расщепления
6.2. Энергия спинового расщепления и распределение спиновой плотности в металлфталоцианинах с ненулевым спиновым моментом
6.3. Обсуждение результатов
Результаты и выводы
Литература

Глава
Введение
В настоящей работе методами расчета из первых принципов исследуется электронная структура, геометрия и спиновые свойства монофталоциани-нов. Популярный в последние годы метод функционала плотности хорошо описывает структурные свойства твердых тел в основном состоянии. В то же время, их электронные и оптические свойства определяются возбужденными состояниями. Теория функционала плотности при расчете спектров квазичастиц приводит в большинстве случаев к неверным результатам, например, неверной величине запрещенной зоны [1]. Достаточно точным способом расчета спектра квазичастичных возбуждений является метод [2], который, однако, обладает существенным недостатком в виде огромного времени, требуемого для вычислений.
Актуальность работы определяется потребностью в компромиссном варианте расчета. Гибридные функционалы электронной плотности существенно улучшают вид энергетического спектра, получаемого методом теории функционала плотности при определенном выборе параметров гибридного функционала [3]. В настоящем исследовании анализируется применимость этого метода для конкретного класса объектов - больших органических молекул металлфталоцианинов.
В качестве объектов исследования были выбраны молекулы монофта-лоцианинов, образованные на основе элементов III-V группы периодической системы. Эти вещества относятся к классу органических полупроводников. Они широко используются в современных технологиях и перспективны для ряда новых разработок [4-7]. К их безусловным преимуществам относятся уникальная в своем классе степень чистоты при синтезе, исключительная тем-

/37-Ад
5-ВЗд ЛЗ-Аи(НОМО-5)
£У5-ВЗа(НОМО-4)
5-В2д—* Я-ВПь <5-В2д(НОМО-4)‘
9-В11Г5Г- >8-В1 и(НОМО-З)
6-ВЗдУ 6-В2д(НОМО-2)
6-В2д у6-ВЗд(НОМО-2)
'9-В1и(НОМО-1)
4-Аи 4-Аи(НОМО)
7-В2д 7-ВЗд(ШМО)
7-ВЗд 7-В2д(ШМО)
37-Ад
5-Аи 5-Аи(ШМО+1)
10-В1и 10-В1 и(ШМО+2)
11-В1и 11-В1и(ШМО+3)
Рис. 3.9. Спектр квазичастиц в молекуле СиРс
Более полную информацию о вкладе атомных орбиталей в одноэлектронные состояния можно получить из картины пространственного распределения их волновой функции. На рисунках 3.10-3.19 показаны пространственные распределения одночастичной волновой функции для нескольких состояний, ближайших к НОМО-БиМО щели (НОМО-5...ЫЛУЮ+З). Орбитали НОМО-4,НОМО-2 и БиМО являются дважды вырожденными по энергии (на