Structures et propriétés d'agrégats de silicium dopés avec des alcalins
Résumé
In this work, we have investigated the electronic and structural properties of neutral and cationic clusters SinMp(+), where M is the alkali (Li, Na or K). The calculations were carried out in the framework of the density functional theory (DFT).
Binding energies, adiabatic and vertical ionization potentials as well as dipole moments and static dipolar polarizabilities have been calculated. The structure of SinMp keeps the frame of the corresponding Sin cluster unchanged, metal atoms being adsorbed at the surface. In the geometrical structure of SinM2 clusters, the second metal atom is located far from the first one due to the electrostatic repulsion between the positive charges on metal. The valence s electron of the alkali is transferred to the LUMO of Sin, and the electronic structure of SinMp corresponds to that of Sinp- + p M+. The transfer of about one electron from the metal atom to the silicon cluster creates charges and leads to a dipole moment. We compare our results with the experimental data concerning the potential ionization.
We predict the alkali-encapsulating Si clusters, where the alkali atoms are encapsulated in silicon cage.
Binding energies, adiabatic and vertical ionization potentials as well as dipole moments and static dipolar polarizabilities have been calculated. The structure of SinMp keeps the frame of the corresponding Sin cluster unchanged, metal atoms being adsorbed at the surface. In the geometrical structure of SinM2 clusters, the second metal atom is located far from the first one due to the electrostatic repulsion between the positive charges on metal. The valence s electron of the alkali is transferred to the LUMO of Sin, and the electronic structure of SinMp corresponds to that of Sinp- + p M+. The transfer of about one electron from the metal atom to the silicon cluster creates charges and leads to a dipole moment. We compare our results with the experimental data concerning the potential ionization.
We predict the alkali-encapsulating Si clusters, where the alkali atoms are encapsulated in silicon cage.
Ce mémoire est consacré à l'étude théorique des systèmes SinMp(+) avec M=Li, Na, K. Les calculs ont principalement été effectués au niveau DFT/B3LYP.
Nous avons déterminé les géométries, les énergies de liaison, les potentiels d'ionisation et les moments dipolaires. Pour la majorité des SinMp(+) étudiés, les Si conservent le même arrangement que dans Sin, les alcalins M étant adsorbé à la surface.
L'électron de valence s de l'alcalin est transféré vers la LUMO de Sin de sorte que la structure électronique de SinMp correspond approximativement à celle de Sinp- + pM+. La charge transférée est partagée entre les Si premiers voisins de M. Ce transfert de charge crée un moment dipolaire. Nos résultats pour le potentiel d'ionisation sont en bon accord avec les valeurs expérimentales seulement disponibles pour SinNa.
Nous avons également étudié la possibilité de stabiliser une cage Sin en introduisant un alcalin à l'intérieur.
Nous avons déterminé les géométries, les énergies de liaison, les potentiels d'ionisation et les moments dipolaires. Pour la majorité des SinMp(+) étudiés, les Si conservent le même arrangement que dans Sin, les alcalins M étant adsorbé à la surface.
L'électron de valence s de l'alcalin est transféré vers la LUMO de Sin de sorte que la structure électronique de SinMp correspond approximativement à celle de Sinp- + pM+. La charge transférée est partagée entre les Si premiers voisins de M. Ce transfert de charge crée un moment dipolaire. Nos résultats pour le potentiel d'ionisation sont en bon accord avec les valeurs expérimentales seulement disponibles pour SinNa.
Nous avons également étudié la possibilité de stabiliser une cage Sin en introduisant un alcalin à l'intérieur.
Domaines
Physique mathématique [math-ph]
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