【摘 要】
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近年来,随着对外场作用下硅基材料的发光现象的研究,探索硅基发光材料已成为解决光电子集成光源问题的关键,目前,实验上已经观测到从紫外光区到红外光区广泛的发光光谱,但是
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近年来,随着对外场作用下硅基材料的发光现象的研究,探索硅基发光材料已成为解决光电子集成光源问题的关键,目前,实验上已经观测到从紫外光区到红外光区广泛的发光光谱,但是相关的理论研究还相对滞后。研究证实富硅氧化硅材料是一种重要的硅基发光材料,但材料的微观分子结构还不很清楚,其发光原理仍存在极大的争议,材料的性质主要是由材料构成分子的特性决定的,而外场作用下分子的激发特性又是研究物质发光现象的关键。现有的文献主要从理论上研究了外场作用下分子的基态性质,而对分子的激发特性研究还较为少见,因此,从原子分子水平上研究硅基材料在外场作用下的激发特性是非常重要而有意义的。
本文对一些富硅氧化硅分子的微观结构进行了研究,并对其在外电场作用和无外电场作用时的激发特性作出了研究分析,文中的计算全部在Gaussian03程序包下进行。密度泛函理论DFT(B3p86或B31yp)是研究分子基态及激发特性的有效而便捷的方法,所以,我们首先应用密度泛函理论方法对SixOy分子(Si2O,Si3O,Si2O2,Si3O2,Si3O3)的基态结构进行优化,在得到分子稳定构型的基础上,然后再利用杂化密度泛函CIS-DFT方法或含时密度泛函TD-DFT方法,分别研究了SixOy分子在无外场作用及在外电场作用下的激发特性,然后分析了分子的振子强度、跃迁矩阵元、跃迁能级及其吸收光谱的波长等,从而从理论上分析了SixOy分子发光的可能性,并验证了富硅氧化硅材料的发光特性。
目前,氧空位缺陷理论是解释硅基材料蓝紫至紫外发光现象的一种主要理论,在富硅氧化硅材料的制作过程中,由于氧气含量的相对减少,材料中必然存在大量的氧空位缺陷。我们的计算结果与实验值非常的吻合,这表明SixOy结构很可能就是材料分子结构的一些主要微观构成,因此,我们在研究材料的微观结构的同时,也给出SixOy分子的氧空位缺陷结构模型。
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