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类金刚石薄膜sp^2-sp^3轨道杂化的第一性原理研究
  • ISSN号:1000-9035
  • 期刊名称:《分子科学学报:中英文版》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中国工程物理研究院计算机应用研究所,四川绵阳621900, [2]中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳621900
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(10802081).
中文摘要:

以强σ键连接的sp2和sp3杂化碳饱和簇模型,即金刚石和石墨两相和团簇模型为研究对象,通过分子结构、电荷分布、能带结构、电子态密度和分子轨道的第一性原理计算和分析,研究了类金刚石薄膜中sp2-sp3轨道杂化的空间结构稳定性的成键特性等.结果表明,成键过程中由于微扰作用破坏了原子内部"吸引"与"排斥"的平衡关系,使电子云重新分布,而键能大小和电子云的重叠密切相关,因而两相共存对电荷分布和结构均有影响.能带结构分析发现sp2杂化C原子将π键引入,产生π和π*能带使带隙变窄,说明类金刚石薄膜的半导体本质.电子态密度计算结果中费米能级附近出现杂质峰,说明存在中间杂化和/或π态和σ态的转化.

英文摘要:

Saturated cluster models of the diamond phase and graphite phase coexistence,i.e,sp2 hybridized carbons and sp3 hybridized carbons connected by strong σ bonds,were calculated and analyzed by first principles.Comparing the molecular structures,molecular orbits,band structures,and density of states,we analyzed the effect of sp2-sp3 hybridized bonding in diamond-like carbon films on space structures and bonding properties.It is found that the balance between "repulsive" and "attractive" in atoms were destroyed by σ bonds,and charges redistributing arose bond energy change,as a result,charges and space structures were effected by coexistence of the diamond and graphite phases.Band structures indicated that diamond-like carbon films were semiconductor because sp2 hybridize importedπbonds and produced π,π* bands,resulting in the aecrease of band gaps.Density of states studied in this work discovered impurity near Fermi energy,indicating midway hybridized and/or transitions between π states and σ states.

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期刊信息
  • 《分子科学学报:中英文版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:
  • 主办单位:中国化学会
  • 主编:方维海
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  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9035
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1662/O4
  • 邮发代号:12-82
  • 获奖情况:
  • 中文化学类核心期刊、 "《CAJ-CD规范》执行优秀期...
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:2880