基于密度泛函紧束缚方法的Ge10团簇Mülliken交叠电子布居分析与解离行为研究

吴丽君， 陈建金， 沈龙海， 张 林

(1.沈阳理工大学 理学院， 沈阳110159; 2.东北大学 材料各向异性与织构教育部重点实验室， 沈阳110819; 3.东北大学 材料科学与工程学院， 沈阳 110819)

1 引 言

低维锗(Ge)材料是制备高效率、低能耗和超高速新一代纳米电子器件的重要材料. 对低维锗材料结构与性能的研究，特别是在原子尺度上的研究正成为新型微、纳电子技术持续发展的基础，目前备受研究者们的关注[1-3]. 在硅基体上外延锗材料对制备光通信用硅基长波长光电探测器具有重要作用，制备高质量的超薄锗薄膜是有效提升此类器件性能的关键[4]. 在外延生长锗薄膜过程中，锗原子以包含不同原子数目的团簇形式不断发生着解离与合并，并最终沉积在基体表面. 随着薄膜厚度进一步变薄，锗团簇的尺寸和结构对薄膜性质的影响愈加明显. 这就使得在原子尺度上对锗团簇的结构和性质研究对新型纳米电子器件的研发变得越发重要.

在实验研究上，Martin等人[5]在锗团簇质谱中发现小尺寸锗团簇Ge2、Ge3、Ge4、Ge6和Ge10的产物是最多的并相对稳定. Hunter等人[6]研究锗团簇的解离行为时发现包含多于70个原子的锗团簇可以分解成较为稳定的碎片，如Ge7和Ge10. 在理论研究上， Wang等人[7]研究2到25个原子的锗团簇时发现，少于10个原子的锗团簇表现为非球型生长模式，包含13到18个原子的团簇表现为扁平的层状堆积结构和紧密堆积结构，包含19个原子的团簇为类球型结构，其中包含7个原子和10个原子的团簇具……