(ZnSe) 12 在外电场下的基态性质和激发特性研究
发布时间：2021-09-28 10:10
以SBKJC为基组,采用密度泛函PBE0方法研究了不同外电场（0-0.030 a.u.）对（ZnSe）12的基态几何结构、电荷分布、能量、电偶极矩、能隙、最小振动频率的影响;继而采用含时的TD-PBE0方法研究了（ZnSe）12在外电场下的激发特性,并模拟了紫外-可见光谱.研究结果表明:外电场的加入导致分子对称性降低,当电场从0 a.u.变化到0.030 a.u.时,偶极矩逐渐增加,体系总能量、最小谐振频率和能隙一直减小.外电场对（ZnSe）12的激发特性影响较大,随着电场的增加,紫外-可见光谱发生红移,同时对振子强度有很大影响,原来振子强度不为零的激发态变弱或成为禁阻跃迁,而原来振子强度很弱或禁阻的激发态变得很强.可以通过改变外电场来改变（ZnSe）12的基态性质,以及控制（ZnSe）12的吸收和发光特性.
【文章来源】：原子与分子物理学报. 2020,37(01)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
无外场时优化的结构.
在不同电场下优化得到的总能量E 、电偶极矩μ、电子态和对称性列于表1中. 从表1中可以看出,外加电场改变(ZnSe)12的电子态(由1Ag变为1A1),同时外电场的加入导致(ZnSe)12较高的Th对称性降低为C2v. 随着外加电场的增加,分子偶极矩大小逐渐增加(其中z方向偶极矩为负代表偶极矩方向,x,y方向偶极矩仍为0),且随着电场的增加,μ增加的数值增大(当电场小于0.020 a.u.时呈现线性增加,大于0.020 a.u.时并不是线性增加). 因为偶极矩大小μ=R·q,q为电荷量,R为正负电荷之间距离,由图2可知,随着正向偶极电场(电场方向为z负方向)的逐渐增大,电子朝z轴正方向一边的原子方向转移,破坏了整个笼型分子电荷布局的对称性,同时z方向的R增大,导致偶极矩μ增加. 从表1 中可以看出, 当电场从0 a.u.增加到0.03 a.u.时, 分子总能量逐渐降低. 另外,随着电场的增加,刚开始时最低谐振频率变化很小,但是随着电场进一步增加,最低谐振频率急剧减小,说明稳定性降低.在优化得到不同外电场下(ZnSe)12基态稳定结构的基础上,研究了不同外电场下(ZnSe)12的分子能级,表1给出了其最低空轨道(LUMO) 能量EL、 最高占据轨道(HOMO) 能量EH,最后还计算了能隙Eg,其中Eg=EL-EH. 能隙Eg 的大小反映了电子从占据轨道向空轨道发生跃迁的能力,能隙越小,化学活性越大,分子越不稳定. 从表1中可以看出,无电场时,能隙为4.61 eV.由计算结果可知,无电场时HOMO 能级三重简并,加上电场后简并的HOMO 能级不再简并. 随着电场的增加, EL一直减小,EH 一直增大. 由于能隙Eg=EL-EH,当电场从0 a.u.变化到0.030 a.u.时,EL和EH的变化趋势导致能隙Eg一直减小. 这也意味着随着电场增加,占据轨道的电子易被激发至空轨道, 使得(ZnSe)12容易被激发,同时也说明随着外电场增加,(ZnSe)12越不稳定.
表4 不同外电场下(ZnSe)12分子前9个激发态的振子强度Table 4 The oscillator strengths of first 9 excited states of (ZnSe)12 under different external electric fields F/a.u. f n=1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0 0.0033 0.0033 0.0033 0.005 0.0005 0 0 0.0008 0 0.0006 0.0013 0.0027 0.0035 0.010 0.0014 0.0014 0 0.0001 0 0.0021 0.0005 0.0036 0.0001 0.015 0.0019 0.0003 0 0.0014 0 0.0019 0.0006 0.0013 0.0003 0.020 0.0012 0.0002 0 0.0026 0 0.0002 0.0010 0.0035 0 0.025 0.0006 0.0003 0 0.0017 0.0082 0 0 0 0.0003 0.030 0.0004 0.0003 0 0.0008 0 0.0112 0 0.0014 0.00024 结 论
【参考文献】：
期刊论文
[1]外电场下PH分子特性和势能函数[J]. 伍冬兰,谭彬,温玉锋,曾学锋,谢安东. 四川大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]ZnSe小团簇结构稳定性和电子性质研究[J]. 陈红霞,杜思洁. 原子与分子物理学报. 2018(05)
[3]Co掺杂ZnTe团簇结构和磁性质[J]. 陈红霞,刘成林. 原子与分子物理学报. 2017(06)
[4]硼球烯B40在外电场下的基态性质和光谱特性[J]. 李世雄,张正平,隆正文,秦水介. 物理学报. 2017(10)
[5]ZnSe在外电场下的基态性质和激发特性研究[J]. 李世雄,吴永刚,令狐荣锋,孙光宇,张正平,秦水介. 物理学报. 2015(04)
[6]电场作用下C60富勒烯分子的几何构形与电子结构[J]. 沈海军,史友进. 原子与分子物理学报. 2004(04)
[7]H2的外场效应[J]. 朱正和,付依备,高涛,陈银亮,陈晓军. 原子与分子物理学报. 2003(02)
本文编号：3411709
【文章来源】：原子与分子物理学报. 2020,37(01)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
无外场时优化的结构.
在不同电场下优化得到的总能量E 、电偶极矩μ、电子态和对称性列于表1中. 从表1中可以看出,外加电场改变(ZnSe)12的电子态(由1Ag变为1A1),同时外电场的加入导致(ZnSe)12较高的Th对称性降低为C2v. 随着外加电场的增加,分子偶极矩大小逐渐增加(其中z方向偶极矩为负代表偶极矩方向,x,y方向偶极矩仍为0),且随着电场的增加,μ增加的数值增大(当电场小于0.020 a.u.时呈现线性增加,大于0.020 a.u.时并不是线性增加). 因为偶极矩大小μ=R·q,q为电荷量,R为正负电荷之间距离,由图2可知,随着正向偶极电场(电场方向为z负方向)的逐渐增大,电子朝z轴正方向一边的原子方向转移,破坏了整个笼型分子电荷布局的对称性,同时z方向的R增大,导致偶极矩μ增加. 从表1 中可以看出, 当电场从0 a.u.增加到0.03 a.u.时, 分子总能量逐渐降低. 另外,随着电场的增加,刚开始时最低谐振频率变化很小,但是随着电场进一步增加,最低谐振频率急剧减小,说明稳定性降低.在优化得到不同外电场下(ZnSe)12基态稳定结构的基础上,研究了不同外电场下(ZnSe)12的分子能级,表1给出了其最低空轨道(LUMO) 能量EL、 最高占据轨道(HOMO) 能量EH,最后还计算了能隙Eg,其中Eg=EL-EH. 能隙Eg 的大小反映了电子从占据轨道向空轨道发生跃迁的能力,能隙越小,化学活性越大,分子越不稳定. 从表1中可以看出,无电场时,能隙为4.61 eV.由计算结果可知,无电场时HOMO 能级三重简并,加上电场后简并的HOMO 能级不再简并. 随着电场的增加, EL一直减小,EH 一直增大. 由于能隙Eg=EL-EH,当电场从0 a.u.变化到0.030 a.u.时,EL和EH的变化趋势导致能隙Eg一直减小. 这也意味着随着电场增加,占据轨道的电子易被激发至空轨道, 使得(ZnSe)12容易被激发,同时也说明随着外电场增加,(ZnSe)12越不稳定.
表4 不同外电场下(ZnSe)12分子前9个激发态的振子强度Table 4 The oscillator strengths of first 9 excited states of (ZnSe)12 under different external electric fields F/a.u. f n=1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0 0.0033 0.0033 0.0033 0.005 0.0005 0 0 0.0008 0 0.0006 0.0013 0.0027 0.0035 0.010 0.0014 0.0014 0 0.0001 0 0.0021 0.0005 0.0036 0.0001 0.015 0.0019 0.0003 0 0.0014 0 0.0019 0.0006 0.0013 0.0003 0.020 0.0012 0.0002 0 0.0026 0 0.0002 0.0010 0.0035 0 0.025 0.0006 0.0003 0 0.0017 0.0082 0 0 0 0.0003 0.030 0.0004 0.0003 0 0.0008 0 0.0112 0 0.0014 0.00024 结 论
【参考文献】：
期刊论文
[1]外电场下PH分子特性和势能函数[J]. 伍冬兰,谭彬,温玉锋,曾学锋,谢安东. 四川大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]ZnSe小团簇结构稳定性和电子性质研究[J]. 陈红霞,杜思洁. 原子与分子物理学报. 2018(05)
[3]Co掺杂ZnTe团簇结构和磁性质[J]. 陈红霞,刘成林. 原子与分子物理学报. 2017(06)
[4]硼球烯B40在外电场下的基态性质和光谱特性[J]. 李世雄,张正平,隆正文,秦水介. 物理学报. 2017(10)
[5]ZnSe在外电场下的基态性质和激发特性研究[J]. 李世雄,吴永刚,令狐荣锋,孙光宇,张正平,秦水介. 物理学报. 2015(04)
[6]电场作用下C60富勒烯分子的几何构形与电子结构[J]. 沈海军,史友进. 原子与分子物理学报. 2004(04)
[7]H2的外场效应[J]. 朱正和,付依备,高涛,陈银亮,陈晓军. 原子与分子物理学报. 2003(02)
本文编号：3411709
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3411709.html
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