过渡金属掺杂硅、锗半导体团簇的光电子能谱和激光解离研究

过渡金属掺杂的硅、锗半导体团簇，在纳米材料、微电子技术等领域中有重要的应用前景。在半导体团簇中加入金属原子，不仅有助于稳定其笼状结构，更重要的是掺杂能改变半导体团簇的性质，获得一些具有特殊性质的材料。我们计划采用激光溅射方式产生金属掺杂的硅、锗半导体团簇，用飞行时间质谱、光电子能谱和激光解离等实验手段来研究它们的结构和性质。通过激光解离过程以及光电子能谱随团簇尺寸的变化，结合量子化学计算，我们可以得知团簇结构和性质的尺寸效应，从而进一步了解这些半导体团簇在何种尺寸下、需要何种金属掺杂才能成为笼状结构，并从实验上寻找其中超常稳定的团簇。这些研究将能帮助人们认识金属与硅、锗半导体元素的相互作用和成键规律，也将为制备半导体纳米管以及团簇组装的新材料提供参考。

过渡金属掺杂的硅锗半导体团簇，在纳米材料、微电子技术等领域中有重要的应用前景。在半导体团簇中掺杂多个金属原子，有助于稳定其笼状结构，同时掺杂能改变半导体团簇的性质，获得一些具有特殊性质的材料，可以得知团簇结构和性质的尺寸效应，从而进一步了解这些半导体团簇在何种尺寸下、需要何种金属掺杂才能成为笼状结构，并从中寻找超常稳定的特殊团簇。我们在基金委青年项目的资助下，利用负离子光电子能谱和密度泛函理论研究了金属掺杂的硅锗团簇。我们发现CuSi12, CrSi12均是双椅形的内嵌笼状结构，而AgSi12则是非笼状结构。更为有兴趣的是，我们发现V3Si12是一种双盖帽的反六棱柱轮式结构，并且磁矩为4uB，具有亚铁磁性。同时我们还研究了金属掺杂的锗团簇，发现CoGen (n=2–11)团簇是在锗原子数目达到9时出现笼状结构，而TiGen团簇则是在纯锗团簇的基础上进行取代或盖帽产生。通过我们目前的成果，可以为材料组装提供更多的潜在机会，同时这些潜在的特殊团簇有可能应用于纳米材料和电子器件等。