Энергетический спектр электронов поверхности оксидов переходных элементов с диэлектрическим покрытием

• Автор: Петров, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 106 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Модельные подходы и схемы расчета энергетического спектра электронов твердофазных структур
1.1 Методы расчета, учитывающие трансляционную симметрию
1.1.1 Зонные подходы к расчету энергетического спектра электронов в твердых телах
1.1.2Модели с циклическими граничными условиями
1.2 Квазимолекулярные (кластерные) модели
1.2.1 Простой молекулярный кластер
1,2.2Способы подавления граничного эффекта
1.3 Схемы расчета электронно-энергетических характеристик твердых тел, моделируемых кластерами
1.3.1 Метод Хартри-Фока-Рутана
1,3.2Базисные атомные орбитали
1.4 Учет эффектов электронной корреляции
1.4.1 Общие замечания
1.4.2Схемы расчета, базирующиеся на теории функционала плотности
1.4.3Обменно-корреляционный функционал
2 Электронно-энергетические характеристики и спектр одноэлектронных состояний поверхности оксидов ЗО-элементов
2.1 Введение
2.2 Особенности структуры макромолекул фторполимеров
2.3 Модели поверхностных центров оксидов Зб-элементов и активных центров макромолекул фторполимеров
2.4 Детали расчетной процедуры

2.5 Результаты расчета, их обсуждение и выводы
3 Энергетический спектр электронов поверхности оксидов 4с1-элементов
3.1 Введение
3.2 Модель поверхностного центра оксида молибдена
3.3 Детали расчетной схемы
3.4 Результаты расчета, их обсуждение и выводы
4 Электронно-энергетические состояния поверхности твердых растворов
(фаз внедрения) оксидов 4б-элементов
4.1 Модели примесных (N6-, Тс-) центров поверхности оксида молибдена.
Детали расчетной схемы
4.2 Результаты расчетов, обсуждение и выводы
Основные результаты и выводы
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Новейшая микро и наноэлектроника требует поиска новых материалов с необходимыми электрофизическими характеристиками. Современные физико-химические методы изучения твердофазных соединений позволяют получить достаточно четкие представления об их структуре и физических свойствах. Однако многие особенности электронных процессов в твердых телах (как в объеме, так и на поверхности) невозможно детализировать, исходя только из результатов их экспериментального исследования. Более того, результативность экспериментальных методов, таких как спектроскопия энергетических потерь, дифракция медленных электронов, ИК-спектроскопия, УФ -спе ктроскоп и я и ЯМР спектроскопия, в огромной степени определяется адекватной (однозначной) интерпретацией соответствующих экспериментальных результатов. Это приводит к необходимости дополнительного привлечения модельных представлений и вычислительных схем, разработанных на основе квантовомеханического рассмотрения соответствующих структур и электронных процессов.
Важное значение для микро- и наноэлектроники имеют электронные процессы на поверхности кристаллических твердых тел, причем не только на “атомарно чистой”, но и покрытой какими-либо функциональными группами, химически связанными с поверхностью, либо в контакте с другими материалами, например, диэлектрическими полимерами (в частности с фторполимерами). От природы поверхностного покрова или фторполимерного контакта зависит энергетический спектр соответствующих электронов, и в конечном счете зависят электрофизические характеристики соответствующих объектов.
Оксиды непереходных элементов (например кремния, алюминия, германия) изучены достаточно полно. Что же касается оксидов элементов с недозаполненной Зй- или 4й- оболочкой, то они изучены в меньшей степени.

< ХЬ РХа > — < Хь Ха >
(1.4.41)

В (1.4.41) : =< хь Р Ха > ' матричный элемент оператора Фока,
$Ьа =< ХЬ Ха> ' интеграл перекрывания атомных орбиталей.
В результате получим систему уравнений:
С]а (РЬа є] $Ьа) О.
(1.4.42)

(]=1,2
Система уравнений (1.4.42) может быть решена методом последовательных приближений.
Точные аналитические выражения для обменно-корреляционных потенциалов не известны. По этой причине часто для этих потенциалов пользуются выражениями, содержащими то или иное число подгоночных параметров, которые далее определяют, например, на основе сопоставления с экспериментальными данными [27]. Такой подход привел к появлению очень большого числа разновидностей метода функционала плотности. Тем не менее, самым существенным обстоятельством в рамках метода функционала плотности является зависимость выражений для энергии лишь от электронной плотности, что, в свою очередь, означает возможность решать задачу практически независимо от числа электронов. Другими словами, метод может быть использован и для протяженных молекулярных систем, и для систем, включающих тяжелые атомы.
Детальные теоретические исследования показали, что в рамках метода функционала плотности, несмотря на исходное одноэлектронное приближение,
1.4.3 Обменно-корреляционный функционал