ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2011, № 11 · ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Квантовохимическое моделирование структуры кремниевых фуллеренов

В.В. Филиппов1, А.Н. Власов1

1 Липецкий государственный педагогический университет, Липецк, Россия
Полный текст (PDF) УДК 537.311.322 EDN OPGCBL

Аннотация

Представлены результаты оптимизации атомной и электронной структуры кластеров кремния со структурой подобной углеродным фуллеренам. Определены основные квантово-энергетические параметры, характеризующие электронные свойства исследуемых наноформ. Для исследования устойчивости кремниевых фуллеренов определены энергии связей гидрированных и инкапсулированных атомами металлов наноструктур.

  • кремний
  • наночастица
  • фуллерен
Abstract (in English)

The results of optimization of the atomic and electronic structure of silicon clusters with a structure similar to carbon fullerenes. Determined the basic quantum-energy parameters characterizing the electronic properties of the investigated nano-forms. To investigate the stability of silicone fullerenes determine the binding energy of the hydrogenated and the encapsulated metal atoms nanostructures.

Для цитирования

Филиппов В.В., Власов А.Н. Квантовохимическое моделирование структуры кремниевых фуллеренов // Журнал радиоэлектроники. – 2011. – № 11.

Литература

  1. Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии. -М.: Техносфера, 2006. -336 с.
  2. Керл Р.Ф. Истоки открытия фуллеренов: эксперимент и гипотеза//Успехи физич. наук. -1998. -Т. 168. -№ 3 -С. 331-342.
  3. Huira H., Miyazaki T., Kanayama T. Formation of Metal-Encapsulating Si Cage Clusters//Phys. Rev. Lett. -2001. -Т. 86. -№9. -P. 1733-1736.
  4. Hoffmann M.A., Wrigge G., Issendorff B.V., Müller J., Ganteför G., Haberland H. Ultraviolet photoelectron spectroscopy of to//Eur. Phys. J. D. -2001. -V. 16. ‑ № 1-3. -P. 9-11.
  5. Beck T.L., Berry R.S. The interplay of structure and dynamics in the melting of small clasters//J. Chem. Phys. -1998. -V. 88. ‑ № 6. -P. 3910-3922.
  6. Sugano S. Microcluster Physics.//Berlin: Springer, 1991. -375 pp.
  7. Курганский С.И.Геометрическая структура и спектральные характеристики электронных состояний кремниевых наночастиц / Курганский С.И., Борщ Н.А.//Физика и техн. полупр. -2004. -Т. 38. -№5. -С. 580-584.
  8. Борщ Н.А. Атомная и электронная структура кремниевых и кремний-металлических наночастиц Si20, Si20-, NaSi20 и KSi20 / Борщ Н.А., Переславцева Н.С., Курганский С.И. // Физика и техн. полупр. -2006. -Т. 40. -№ 12. -С. 1457-1462.
  9. Мелешко В.П., Мороков Ю.Н., Швейгерт В.А. Структура водородосодержащих кремниевых кластеров. Малые кластеры//Журн. структ. хим. -1999. -Т. 40. -№ 1. -С. 13-20.
  10. Yoo S., Zeng X.C. Structures and relative stability of medium-sized silicon clusters. IV. Motif-based low-lying clusters Si21 -Si30//J. Chem. Phys. -2006. -V. 124. ‑ № 5. -P. 054304.
  11. Kumar V. Novel caged clusters of silicon: Fullerenes, Frank-Kasper polyhedron and cubic//Bull. Mater. Sci. ‑ 2003. ‑V. 26. ‑ № 1. ‑ P. 109-114.
  12. Pei Y., Gao Yi, Zeng X.C. Exohedral silicon fullerenes: SiNPtN/2 20≤ N ≤ 60//J. Chem. Phys. -2007. -V. 127. ‑ №4. -P. 044704.
  13. Gao Yi., M4Si28 (M = Al,Ga): Metal-encapsulated tetrahedral silicon fullerene//J. Chem. Phys. -2005. -V. 123. ‑ № 20. -P. 204325.
  14. Park M.-H., Kim M.G., Joo J., Kim K., Kim J., Ahn S., Cui Yi, Cho J. Silicon nanotube battery anodes//Nano Lett. -2009. -V. 9. -№. 11. -Р. 3844-3847.
  15. Мазуренко Е.A., Дорошенко М.Н., Герасимчук А.И. Синтез, свойства и моделирование кремниевых и германиевых нанотрубок//Украинский химический журнал. -2008. -Т. 74. -№ 11. -С. 3-15.
  16. Powell D., Silicene: It could be the new graphen//Science News. -2011. ‑ V. 179. ‑ № 9. -P. 14.
  17. Соловьев М.Е., Соловьев М.М. Компьютерная химия. -М.: Солон-Пресс, 2005. -536 с.
  18. Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods//J. Comput. Chem. -1989. -V. 10. -№2. -P. 209-264.
  19. Stewart J.J.P. Optimization of Parameters for Semi-Empirical Methods III-Extension of PM3 to Be, Mg, Zn, Ga, Ge, As, Se, Cd, In, Sn, Sb, Te, Hg, Tl, Pb, and Bi//J. Comput. Chem. -1991. -V. 12. -№3. -P. 320-341.
  20. Чернозатонский Л.А. Новый класс диоксидных нанотруб МO2 (М = Si, Ge, Sn, Pb) из "квадратных" решеток атомов -их структура и энергетические характеристики//Письма в ЖЭТФ. -Т. 80. ‑ № 10. -С. 732-736.
  21. Курганский С.И., Борщ Н.А. Геометрическая и электронная структура кремниевых и кремниево-металлических наночастиц.//Изв. РАН. Сер. физич. -2004. -Т. 68. -№ 7. -С. 1023-1025.
  22. Филиппов В.В., Переславцева Н.С., Курганский С.И. Квантовохимическое моделирование структуры напряженных нанокристаллов кремния на германиевой подложке//Изв. РАН. Сер. физич. -2008. -Т. 72. ‑ №9. -С. 1314-1316.
  23. Филиппов В.В., Власов А.Н. Моделирование электронных свойств кремниевых наночастиц с плотной атомной упаковкой//Известия вузов. Физика. -2010. -№ 1 -С. 70-75.
  24. Власов А.Н., Филиппов В.В. Квантово-энергетические и кинетические свойства материалов кремниевой наноэлектроники на основе кластеров Si2-Si10 [Электронный ресурс]//Журнал радиоэлектроники (электронный журнал). -2011. -№ 8. -Режим доступа: <http://jre.cplire.ru/jre/aug11/6/text.html>
  25. Бацанов С.С. Структурная химия. Факты и зависимости. -М.: Диалог-МГУ, 2000. -292 с.