基于密度泛函緊束縛方法的Ge10團(tuán)簇Mülliken交疊電子布居分析與解離行為研究

吳麗君， 陳建金， 沈龍海， 張 林

(1.沈陽理工大學(xué) 理學(xué)院， 沈陽110159; 2.東北大學(xué) 材料各向異性與織構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 沈陽110819; 3.東北大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 沈陽 110819)

1 引 言

低維鍺(Ge)材料是制備高效率、低能耗和超高速新一代納米電子器件的重要材料. 對低維鍺材料結(jié)構(gòu)與性能的研究，特別是在原子尺度上的研究正成為新型微、納電子技術(shù)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，目前備受研究者們的關(guān)注[1-3]. 在硅基體上外延鍺材料對制備光通信用硅基長波長光電探測器具有重要作用，制備高質(zhì)量的超薄鍺薄膜是有效提升此類器件性能的關(guān)鍵[4]. 在外延生長鍺薄膜過程中，鍺原子以包含不同原子數(shù)目的團(tuán)簇形式不斷發(fā)生著解離與合并，并最終沉積在基體表面. 隨著薄膜厚度進(jìn)一步變薄，鍺團(tuán)簇的尺寸和結(jié)構(gòu)對薄膜性質(zhì)的影響愈加明顯. 這就使得在原子尺度上對鍺團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)研究對新型納米電子器件的研發(fā)變得越發(fā)重要.

在實(shí)驗(yàn)研究上，Martin等人[5]在鍺團(tuán)簇質(zhì)譜中發(fā)現(xiàn)小尺寸鍺團(tuán)簇Ge2、Ge3、Ge4、Ge6和Ge10的產(chǎn)物是最多的并相對穩(wěn)定. Hunter等人[6]研究鍺團(tuán)簇的解離行為時(shí)發(fā)現(xiàn)包含多于70個(gè)原子的鍺團(tuán)簇可以分解成較為穩(wěn)定的碎片，如Ge7和Ge10. 在理論研究上， Wang等人[7]研究2到25個(gè)原子的鍺團(tuán)簇時(shí)發(fā)現(xiàn)，少于10個(gè)原子的鍺團(tuán)簇表現(xiàn)為非球型生長模式，包含13到18個(gè)原子的團(tuán)簇表現(xiàn)為扁平的層狀堆積結(jié)構(gòu)和緊密堆積結(jié)構(gòu)，包含19個(gè)原子的團(tuán)簇為類球型結(jié)構(gòu)，其中包含7個(gè)原子和10個(gè)原子的團(tuán)簇具……