Электронная структура и спектроскопия полупроводниковых и кластерных систем углерода и кремния

• Автор: Моливер, Сергей Соломонович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 203 с. : ил

Оглавление
1. Введение
1.1. Актуальные проблемы материаловедения углерода и кремния
1.2. Проблемы электронной теории кристаллических и многоатомных систем
1.3. Цель работы '
1.4. Структура диссертации >
2. Развитие квантово-химического метода
2.1. Метод молекулярных орбиталей
2.2. Метод молекулярных орбиталей для замкнутой оболочки (RHF)
2.3. Метод ASCF для электронных возбуждений основного состояния с замкнутой
оболочкой
2.4. Метод молекулярных орбиталей для открытой оболочки (ROHF)
2.5 Метод ASCF для электронных возбуждений основного состояния с открытой
оболочкой
2.6. Модель квазимолекулярной расширенной элементарной ячейки
2.6.1. Расширенные элементарные ячейки для ГЦК кристаллов
2.6.2. Отбор расширенной ячейки для графита
2.6.3. Расширенные элементарные ячейки для описания системы оборванных связей поверхности (111) алмаза и кремния
2.6.4. Специальные системы координат для молекулы фуллерена Сзо, ее
химических производных и кристаллов
2.7. Открытая оболочка из МО с эквивалентными волновыми векторами
2.8. Параметризация INDO
3. Электронная структура бездефектных ковалентных кристаллов
3.1. Элементарные кристаллы: кремний и алмаз
3.2. Кристаллическое соединение: кубический карбид кремния
4. Точечные дефекты ваканснонного типа
4.1. Вакансия в кремнии и алмазе
4.2. Мультиплетные структуры и дисторсии вакансии
4.2.1. Результаты расчетов нейтральной вакансии в кремнии и алмазе
4.3. Искажение решеск.ч вблизи вакансии
4.4. Электронная корреляция и эффект Яна-Теллера
4.5. Возбужденное состояние нейтральной вакансии со спином
4.6. Мультиплетная структура открытой оболочки и эффект Яна-Теллера

4.6.]. Формулировка внбронной чадами для нейтральной вакансии в
приближении открытой электронной оболочки
4.7. Барьеры миграции и переориентат и нейтральной вакансии
4.8. Положение выносимое на -ащиту
4.9. Дивакансия в кремнии
4.10. Мультиплетиые структуры и дн<—орсии дивакансии
4.11. Основное н возбужденные состслния диваканспп в кремнии
4.12. Примесно-вакансионный комплекс [Si-V]0 в алмазе
4.13. Положение выносимое на защиту
5. Многоатомные молекулы и молекулярные кристаллы на основе фуллерена Сбо
5.1. Молекула Сбо и однократно заряженные ионы
5.2. Возбужденные СОСТОЯНИЯ молекулы Сбо
5.3. Производные фуллерена с гидрированными и метилированными связями
5.4. Возбужденные состояния производных Сбо с насыщенными связями
5.4.1. Изомеры Сбо(СН3-г6-Н)з
5.4.2. Изомеры Сбо(СН3-г6-Н)б
5.5. Оптическая спектроскопия спин-сннглетных производных фуллерена, с насыщенными связями ]
5.6. Сшш-триплетная производная фуллерена с насыщенными связями
5.7. Приближение сильной связи для производных фуллерена
5.8. Примитивный молекулярный ГЦК кристалл Сбо
5.9. Примитивный ковалентный ГЦК кристалл Сбо
5.10. Электронные возбуждения кристалла фуллерита Сво
5.10.1. Низкоэнергетические электронные возбуждения в фуллерите
5.10.2. Фотолюминесценция фуллерита
5.11. Положение выносимое на защиту
6. Системы с металлическим заполнением
6.1. Графит
6.2. Двумерный графит: ковалентный диэлектрик
6.3. Открытая электронная оболочка трехмерного графита: конфигурации и их
мультиплетные структуры (
6.4. Электронная структура и межслоевая связь трехмерного графита
6.4.1. Валентные зоны трехмерного графита
6.4.2. Мультиплетная структура полуметаллического графита
6.5. Электронные мультиплетные возбуждения в полуметаллическом графите

6.5.1. Экспериментальное проявление в спектрах EELS кристалла
6.5.2. Электронные коллективные возбуждения и кластерах трехмерного графита
6.6. Положение выносимое на защиту
6.7. Система оборванных связей идеальной поверхности (111) кремния и алмаза
6.8. Неэмпирическая параметризация модели Хаббарда системы оборванных
связей поверхности
6.9. Положение выносимое на защиту
7. Заключение: перспективы развития и приложений метода открытой оболочки
8. Список использованных источников
9. Приложение
9.1. Площадь поверхности Ферми трехмерного графита
9.2. Вычислительная схема на основе уравнений движения для функций Грнна
9.3. Таблицы характеров
10. Использованные сокращения

ного сечения (указаны в скобках): П(Г) (центр основания), Н(К) (концы боковых ребер ЗБ), Ь(М) и S[T). Высота ЗБ равна 2 КН — где 2с=6.71 Ä - удвоенное расстояние между слоями графита - период решетки Бравэ гексагонального графита.
Поверхность Ферми кристаллического графита объемлет высокосимметричные граничные точки ЗБ К и Я [77], поэтому к-набор искомой КРЭЯ должен содержать хотя бы одну из них (только очень большие КРЭЯ описывают не высокосимметричные к).
Минимальная КРЭЯ содержит атомы из двух графитовых слоев (у графита 4 атома в примитивной элементарной ячейке, по 2 атома из соседних слоев, рис. 1с). Чтобы включить в расчет точки Я, требуется взять атомы из четырех или более слоев, для включения же точек А нужно расширять примитивную ячейку в плоскости слоя. Моделирование поверхности Ферми должно сочетаться с воспроизведением химической связи между слоями графита. Поскольку именно вблизи К располагаются наивысшие связывающие состояния, требуется образовать открытую оболочку из МО с этими волновыми векторами.
Последовательно расширяя примитивную элементарную ячейку графита, получаем следующую последовательность числа ячеек в КРЭЯ, чьи k-наборы содержат точку К ЗБ (указаны количества точек в звездах векторов внутри ЗБ).
Я0 = 24 {Г + 6Г + ЗАГ + 2А' + Л + 65 + ЗА + 2Я} 96 атомов
Первые три КРЭЯ (44) состоят из атомов двух соседних слоев графита, а последняя - из четырех слоев. Расчет, показал (разд. 6.4), что лишь две последних КРЭЯ (44), 48- и 96-атомная, адекватно описывают зонную структуру графита. Это объясняется тем, что в к-наборах меньших КРЭЯ нет точки М ЗБ, где достигается локальный максимум п зон гексагонального графита [77], рис. 24, т. е. еще одно связывающее состояние помимо К и Г.
Для кристаллической решетки с осью симметрии 6-го порядка требуется специальные координаты, так как заданием положений атомов в прямоугольной си-
А о = 3 {Г + 2 АД N0 = 9 {Г + 6Е + 2 К}
А о = 12 {Г + 6Т + ЗМ + 2АД
, (44)
48 атомов, Т — ГА;
36 атомов, Е = |ГМ
12 атомов;