眾所周知,Si基材料已形成豐富的產(chǎn)業(yè)鏈,尤其在電子工業(yè)中十分重要。在集成電路、芯片、光學器件、金屬門限晶體管（metal gate transistor）和金屬半導體接觸器件（歐姆/肖特基器件）等產(chǎn)品中,基于Si的各種納米結(jié)構(gòu)和金屬化合物使用廣泛。相關(guān)的Si基納米結(jié)構(gòu)設計和材料性質(zhì)研究也一直是理論研究領(lǐng)域的熱點問題。本文通過結(jié)構(gòu)設計和穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)搜索的方式結(jié)合密度泛函計算方法,分別對Si的表面修飾納米結(jié)構(gòu)和金硅化合物進行了大量的優(yōu)化計算和結(jié)構(gòu)篩選,對較穩(wěn)定的構(gòu)型、能量和電子結(jié)構(gòu)等性質(zhì)進行了分析。闡述了所使用的結(jié)構(gòu)搜索工具的二次開發(fā)工作。最后,針對第一性原理計算中電子關(guān)聯(lián)項的一種改進方法進行了理論基準測試計算。主要工作內(nèi)容概括如下:1)基于Si納米結(jié)構(gòu)（nanostructures,NSs）常見的實驗制備和理論研究,設計了兩種尺度的Si-NSs(Si₇₈和Si₁₇₂),并對Si（111）表面進行了修飾,考慮了生長和吸附兩大類型表面修飾結(jié)構(gòu),包括常見的柵格狀、島狀、坑狀和球狀等構(gòu)型。對不同構(gòu)型的穩(wěn)定性及電子和光學特性進行了計算研究,并使用密度泛函緊束... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

PSO算法通用流程

近幾年基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的算法在信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速,基于神經(jīng)網(wǎng)絡(包括機器學習,深度學習等)的方法在物理和材料方面的應用進入初步發(fā)展階段[45–47]。在本文第四章中,將進一步介紹遺傳算法具體應用在Au-Si晶體結(jié)構(gòu)搜索方面的研究;在本文第五章中將展開介紹GA結(jié)構(gòu)搜索程序的一些細節(jié)。

放置硅納米結(jié)構(gòu)的表面有兩類。對應于78原子的Si-NSs,我們設計了晶格常數(shù)約為5.488?,直徑約為3.5nm的7×7 Si(111)表面;稍大的Si172納米結(jié)構(gòu)都修飾在8×8的Si(111)表面。兩種表面的整體形狀類似,厚度都由2層Si原子褶皺層組成,最底層的Si原子有H原子飽和。我們給出8×8的表面示意圖,如圖3.1所示。7×7的表面具有196個Si原子和49個H原子,8×8的表面具有256個Si原子和64個H原子,最底層被H附著的Si原子和H原子在優(yōu)化時設置其位置固定不變,因此只有與納米結(jié)構(gòu)接觸的上層Si原子層在優(yōu)化時發(fā)生重構(gòu)。設計的所有Si-NSs主要有四種類型。前3種類型是模擬Si表面上外延生長,納米結(jié)構(gòu)與表面的原子之間成鍵,而第四種類型是吸附在Si表面頂部的,由于納米結(jié)構(gòu)本身成鍵比較穩(wěn)定,優(yōu)化后與表面之間幾乎沒有重構(gòu)。文中,我們將單獨的Si78或Si172結(jié)構(gòu)稱為Si-NSs納米結(jié)構(gòu),將它們與表面重構(gòu)或吸附之后的結(jié)構(gòu)稱為表面結(jié)構(gòu),以此區(qū)分。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]金屬硅化物[J]. 許振嘉.  物理. 1987(02)



本文編號：3005216