close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PPT

код для вставкиСкачать
ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ АН РУз
НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УЗБЕКИСТАНА
ИМЕНИ МИРЗО УЛУГБЕКА
ВЛИЯНИЕ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ
ПОВЕРХНОСТНЫХ АТОМОВ НА
МЕХАНИЗМ РОСТА НАНОЧАСТИЦ
КРЕМНИЯ
С.Б. Худайберганов
СИН-нано-2012
26.09.2014
17 – 21 июня 2012 г.
Москва – Дубна, Россия
1
• Кластер – это ограниченное и
взаимодействующее друг с другом
множество атомов, ионов или молекул
• Наночастица – это кластер, размер
которого превышает 1 нм
26.09.2014
2
Классификация кластеров по размеру
Малые кластеры
(3-7 атомов) до 0.3 нм
Средние кластеры
(8-20 атомов) 0.3-0.6 нм
Большие кластеры
(20-100 атомов) 0.6 – 2.5 нм
26.09.2014
3
Объект исследований - кремний типичный
представитель элементов с ковалентной
связью.
• Кремний - в виде микрочипов основа современных
вычислительных и информационных систем.
• Наноразмерные частицы кремния - проявляют
люминесценцию в видимой области, которая
отсутствовала в массивном кремнии
– Область применения-дисплеи нового поколения
и флуоресцентные зонды для получения
биоизображений
26.09.2014
4
Цель:
Исследование влияния гидрогенизации
поверхности преобладает механизм
роста алмазоподобного кластера.
Определить геометрии и энергии связи
малым и средних кластеров кремния с
водородной пассивацией поверхности.
26.09.2014
5
26.09.2014
Почему гидрогенизированные
кластеры кремния?
Технология
получения
наночастиц
кремния в основном базируется на
образовании нанокремния из силана или
кремния в присутствии водородного газа
и в среде инертного газа.
6
26.09.2014
Проблема, которую надо решить
Нет однозначного механизма образования и
роста наночастиц в кремния в газофазных
реакциях;
так как, неизвестно структура кирпичиков
наночастиц - кластеров кремния в водородной
среде
7
4 ,6
B u lk v a lu e
4 ,4
C o h e siv e e n e rg y p e r a to m , e V
Одномерный канал роста
кремниевых кластеров,
ограниченный возрастанием
напряжений связей между
атомами (черные шары) в
оси кластеров. Справа
зависимость энергии
кластеров, приходящейся на
один атом, от числа атомов в
кластере.
4 ,2
4 ,0
3 ,8
3 ,6
0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
66
72
N u m b e r o f a to m s
Tereshchuk P.L., Khakimov Z.M., Umarova F.T., Swihart M.T. Growth Patterns of Silicon Clusters: Quasi-one-dimen-tional 8
26.09.2014
Clusters versus Diamond-like Clusters. //Phys. Rev. B. – New York, 2007. – V.76. – P.125418-1 – 125418-9.
Энергия атомизации кластеров Si2Hm (m=2,4,6 ) в
различных зарядовых состояниях
m
Нейтральное
состояние
Положительно
заряженное
состояние
Двукратно
положительно
заряженное
состояние
2
9.8714
1.6009
13.3107
4
16.7442
7.9383
6.6946
6
23.0339
13.3546
2.5086
26.09.2014
9
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДА И ДЛИНЫ СВЯЗЕЙ В КЛАСТЕРАХ SI2H4
В кластерах Si2H4 и Si2H6 конфигурация не изменяется с
изменением зарядового состояния, причем недостающий
электрон компенсируется всеми атомами кластера. При этом,
длина связи между атомами увеличивается что связано как с
ростом вклада ион- ионного отталкивания между
наведенными одинаковыми зарядами атомов, так и с
уменьшением перекрывания электронных орбиталей и
ослаблением связей
26.09.2014
10
Энергия атомизации кластеров Si3Hm (m=2,4,6,8) в
различных зарядовых состояниях
m
Нейтральное
состояние
Положительно
заряженное
состояние
Двукратно
положительно
заряженное
состояние
2
13.8409
5.6216
8.3171
4
19.3539
11.2829
2.0040
6
26.1290
17.4875
4.1859
8
32.0137
22.9920
10.0662
26.09.2014
11
СТАБИЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ КЛАСТЕРОВ
SI3H2 (А) И (SI3H2)+ (Б).
А
26.09.2014
Б
12
Структуры и энергии атомизации кластеров Si4Hm в
различных зарядовых состояниях.
m
Нейтральное
состояние
Положительно
заряженное
состояние
Двукратно
положительно
заряженное
состояние
4
23.5302
15.3888
2.1647
6
29.7410
21.2047
8.3749
8
35.9047
27.0069
14.6674
10
41.2160
32.4990
20.0443
26.09.2014
13
Конфигурация кластера Si4H4
26.09.2014
14
Структуры и энергии атомизации кластеров Si5Hm
в различных зарядовых состояниях.
m
Нейтралы Si5Hm
Катионы (Si5Hm)+
Дикатионы (Si5Hm)2+
6
33.0135
25.1826
12.9590
8
39.0805
30.7879
18.4674
10
45.2130
36.4605
24.5724
12
50.8666
41.8733
29.7525
26.09.2014
15
Алмазоподобная структура
Квазиодномерная структура
Si13H12
Полная энергия образования
117.385 эВ
26.09.2014
79.771 эВ
16
Алмазоподобная структура Квазиодномерная структура
Si19H18
Полная энергия образования
116.495 эВ
26.09.2014
111.920 эВ
17
Алмазоподобная структура Квазиодномерная структура
Si25H21
Полная энергия образования
191.870 эВ
26.09.2014
190.951 эВ
18
Выводы
•
Показано, что рост малых гидрогенизированных кластеров, содержащих от
2 до 8 атомов кремния идет образованием циклических конфигураций,
причем, чем больше несвязанных электронов в кластере, тем больше
вероятность образования циклов меньшего размера. Положительный заряд в
кластере стабилизирует структуры с циклами меньшего размера.
•
Показано, что наличие положительного заряда в кластере влияет на его
строение и зависит как от количества атомов кремния в кластере, так и от
степени насыщенности кластера атомами водорода и величины
положительного заряда. В кластерах Si3Hm треугольный цикл легко
разрушается из-за большого углового напряжения, то в кластерах Si4Hm
четырехугольная структура не нарушается.
•
Найдено, что переход из частично разветвленной структуры в компактную
циклическую форму происходит при количестве 8 атомов кремния в
кластере, т.е. в Si8H12 и в Si9H14 она уже приобретает алмазоподобную
геометрию, которая далее сохраняется в больших кластерах.
•
Показано, что под влиянием частичной гидрогенизации поверхностных
атомов кремниевых кластеров среднего размера, содержащих от 10 до 30
атомов, рост наночастиц происходит с образованием алмазоподобной
структуры в отличие от чистых, негидрогенизированных кластеров Si, в
которых преобладал квазиодномерный канал роста.
19
26.09.2014
Спасибо за внимание !
26.09.2014
20
0
Atomization energy, eV
75
90 100 110 120 130 140
75
70
70
65
65
60
60
55
55
50
50
45
45
40
40
35
35
30
30
25
25
20
20
15
15
10
10
5
5
0
0
90 100 110 120 130 140
0
10
10
20
20
30
30
40
40
50
50
60
60
70
70
80
80
Cluster number
Энергии атомизации кластеров SimHn (m=1-7; n=2-16), рассчитанные
методами G3/B3LYP(жирная линия) и НМСС (тонкая линия). 21
26.09.2014
Документ
Категория
Презентации по химии
Просмотров
3
Размер файла
5 395 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа