用ab initio 方法研究C28的电子态和成键特征3.PDF

　第 20 卷第 2 期　　　　　　　　半　导　体　学　报　　　　　　　　 . 20, . 2　 V o l N o 　1999 年 2 月　　　　　　CH IN ESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S　　　　　　Feb. , 1999　 用 ab in itio 方法研究 C28 的 电子态和成键特征 黄春晖 (福州大学电子科学与应用物理系　福州　350002) 李俊　 (福州大学化学系　福州　350002) 摘要　本文运用 自洽场方法, 计算确定 、 ′、 和 @ 等基团的优化分 ab initio C28 C28C 4 C28H 4 C28 C 子构型. 在此基础上, 计算各基团的总能量、能级排列、电子态分布. 用结合能分析基团的稳定 性, 认为 、 ′和 是稳定的基团. 通过分析成键特征与能隙的关系, 发现对基团能 C28 C28C 4 C28H 4 隙值影响最大的是处于T d 群角隅上的碳原子的成键状态. 由C28 基元构成的超金刚石结构将 具有宽带半导体性质, 其能隙在 3 eV 左右. PACC: 6146, 3640, 3120G 1　引言 富勒烯及其化合物是一系列具有独特结构和多样性质的新型碳笼材料. 从发现C60 至今 的 10 多年里, 已经在材料制备, 性能测试, 机理研究等方面取得丰硕成果, 并使有关富勒烯 [ 1, 2 ] 的研究成为一门新的学科 . 在富勒烯系列材料中, 有两类材料是人们最感兴趣的: 一类是 [ 3, 4 ] C60 及其化合物, 现已确认掺入适量的碱金属后, C60 具有高温超导性和有机磁性 . 另一类 [ 5 ] 是 C28 及其超金刚石结构材料. C28 是采用激光蒸发石墨获得的最小富勒烯分子 . 研究表 明: C28 处于能量较低的状态, 其稳定的分子结构具有 T d 对称性, 位于 T d 角隅上的碳原子存 [ 5 ] 在一个悬挂键, 导致C28 游离基团的最高占据能级处于半满状态, 具有较高的化学活性 . 但 用 4 个氢原子饱和悬挂键或在 28 笼中心内裹一个 4 价过渡金属原子 ( = , , , , C