Электронная структура, геометрия и спиновые свойства монофталоцианинов переходных металлов и элементов III и IV группы (1105298)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. М.В. ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиТихонов Евгений ВасильевичЭлектронная структура, геометрия и спиновыесвойствамонофталоцианинов переходных металлов иэлементов III и IV группы01.04.10 – Физика полупроводниковАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2012Работа выполнена на кафедре общей физики и физики конденсированногосостояния физического факультета Московского государственногоуниверситета имени М.В.

Ломоносова.Научные руководители:доктор физико-математических наук,член-корреспондент РАН,профессор Хохлов Дмитрий Ремовичдоктор физико-математических наук,главный научный сотрудник УспенскийЮрий Алексеевич, Физический институтим. П.Н. Лебедева РАНдоктор физико-математических наук,доцент Рубцов Алексей Николаевич;кандидат физико-математических наук,старший научный сотрудник МагницкаяМария Викторовна, институт физикивысоких давлений РАНИнститут спектроскопии РАНОфициальные оппоненты:Ведущая организация:Защита состоится « 4 » октября 2012 г.

в 16 часов на заседании диссерта­ционного совета Д.501.001.70 при Московском государственном университетеимени М.В. Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы,д. 1, стр. 35, конференц-зал центра коллективного пользования физическогофакультета МГУ имени М.В. Ломоносова.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физического факультетаМосковского государственного университета имени М.В. Ломоносова.Автореферат разослан «»сентября2012 г.Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печа­тью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретарядиссертационного совета.Ученый секретарьдиссертационного совета Д.

501.001.70,доктор физико-математических наук,профессорПлотников Г.C.Общая характеристика работыВ настоящей работе методами расчета из первых принципов исследуетсяэлектронная структура, геометрия и спиновые свойства большой группы орга­нических молекул - монофталоцианинов, легированных атомами переходныхметаллов и элементами III и IV группы.Актуальность работы. Фталоцианины широко применяются в совре­менных технологиях в качестве красителей и катализаторов. В настоящеевремя ведутся многочисленные исследования по их применению в молекуляр­ной электронике для изготовления транзисторов и солнечных батарей. В этойсвязи исследование свойств фталоцианинов с помощью расчетов из первыхпринципов имеет важное практическое значение, поскольку оно позволяетсущественно дополнить данные эксперимента и изучить общие закономерно­сти изменения характеристик монофталоцианинов в зависимости от их соста­ва.

Одной из таких важных характеристик является энергетический спектрэлектронных возбуждений. Теория функционала электронной плотности прирасчете спектров электронных квазичастиц нередко приводит к неверным ре­зультатам, в частности, к неверной ширине запрещенной зоны в диэлектри­ках [1].

Более сложный метод GW [2] позволяет достаточно точно рассчитатьспектр электронных возбуждений, однако он требует очень больших вычис­лительных ресурсов. В последнее время значительное распространение полу­чил метод гибридных функционалов [3], дающий лучшее описание обменноговзаимодействия, чем теория функционала плотности, и более быстрый, чемметод GW.

В настоящем исследовании анализируется применимость этогометода для конкретного класса объектов - молекул металлфталоцианинов.Целью диссертационной работы является исследование электроннойструктуры, структурных и спиновых свойств молекул металлфталоцианинов,а также закономерности их изменения при замене комплексообразующегометалла. В ходе исследования решается также задача выбора относительнопростого и достаточно точного метода расчета электронной структуры ме­таллфталоцианинов.Научная новизна. В рамках единой вычислительной схемы выполненрасчет большого числа металлфталоцианинов, в том числе и молекул, неисследованных до настоящего времени экспериментально (монофталоциани­ны палладия, кадмия, молибдена, технеция). Проведенные расчеты большогочисла монофталоцианинов позволили проанализировать закономерности из­3менения свойств при замене комплексообразуюшего элемента, а именно, изу­чить фотоэмиссионные спектры металлфталоцианинов, геометрию молекули их спиновые свойства.

При исследовании спиновых свойств фталоцианиновполучена аналитическая формула для величины спинового расщепления, при­менимая к широкому классу полупроводниковых нанообъектов. Установленазависимость спинового расщепления от степени локализации электронов, от­ветственных за спиновую поляризацию молекулы. Определена оптимальнаядля расчетов металлфталоцианинов константа смешивания в методе гибрид­ного функционала.Практическая значимость проведенных исследований определяетсяшироким использованием металлфталоцианинов в молекулярной электрони­ке и перспективами применения в электронной технике. Произведенные рас­четы дают возможность оптимального подбора комплексообразующего ме­талла для интересующего приложения. Исследования показали, что спиновоерасщепление энергетического спектра, зависящее от локализации электронов,в ряде металлфталоцианинов может достигать большой величины.

Эти дан­ные могут быть использованы при подборе материалов для проектированиямолекулярных спинтронных устройств.На защиту выносятся следующие основные результаты и поло­жения:∙ Использование гибридного функционала с константой смешивания =0.3 позволяет верно воспроизвести особенности фотоэмиссионных спек­тров металлфталоцианинов.∙ Получена формула для величины спинового расщепления электронногоспектра в полупроводниковых нанообъектах. Эта формула подтвержде­на результатами численных расчетов спинового расщепления в магнит­ных металлфталоцианинах.∙ Метод функционала плотности (в обобщенном градиентном приближе­нии локальной плотности) позволяет верно описать геометрию молекулметаллфталоцианинов, воспроизводя межатомные расстояния с точно­стью лучше 1%.Апробация работы происходила на следующих конференциях:1.

IX Российская конференция по физике полупроводников, Новосибирск­Томск, 28 сентября–3 октября 2009 г.: Е.В. Тихонов, И.А. Белогорохов,4Д.Р. Хохлов, Л.Г. Томилова, "Спектры комбинационного рассеяния све­та полупроводниковых структур на основе фталоцианина эрбия".2. XVIII Уральская международная зимняя школа по физике полупро­водников, 15-20 февраля 2010 г.: Е.В. Тихонов, И.А. Белогорохов, Д.Р.Хохлов, Л.Г. Томилова, "Расчет свойств молекул фталоцианина эрбияметодом функционала плотности".3. Международный молодежный научный форум «ЛОМОНОСОВ-2010»,МГУ, апрель 2010 г.: Е.В. Тихонов, "Теоретический расчет частот коле­бательных и вращательных переходов в органических полупроводникахна основе молекул фталоцианинов".4.

Moscow International Simposium on Magnetism, МГУ, 21-25 августа 2011г.: Tikhonov E.V., Uspenski Yu.A., Kulatov E.T., Belogorokhov I.A., KhokhlovD.R., "Electronic and spin structure of metal phthalocyanines".5. Moscow International Simposium on Magnetism, МГУ, 21-25 августа 2011г.: Uspenskii Yu.A., Kulatov E.T., Titov A.A., Tikhonov E.V., MicheliniF., Raymond L., "Electronic and magnetic properties of semiconductingnanoclusters and large organic molecules: features interesting for spintronics".6. X Российская конференция по физике полупроводников, Нижний Нов­город, 19-23 сентября 2011 г.: Е.В.

Тихонов, Ю.А. Успенский, Э.Т. Кула­тов, И.А. Белогорохов, Д.Р. Хохлов, "Электронная структура, спиноваяполяризация и геометрия молекул фталоцианинов, легированных ато­мами 3d-,4d- и 5d-периодов."Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 8 печатных ра­ботах, из них 2 статьи в рецензируемых журналах[A1, A2] и тезисы 6 докла­дов.Личный вклад автора. Содержание диссертации и основные положе­ния, выносимые на защиту, являются результатом трехлетней работы авторав период обучения в аспирантуре физического факультета МГУ им.

М.В.Ломоносова. Подготовка к публикации полученных результатов проводиласьсовместно с соавторами. Все расчеты проводились с помощью программыORCA [4] для квантовомеханических расчетов молекул. Все представленныев диссертации результаты получены лично автором или при его непосред­ственном участии.5Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,3 глав, заключения и списка библиографии.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации