BN和AlN分子基态与低激发态的势能函数与热力学性质

　2009年 7月 　第 32卷 　第 4期 四川师范大学学报 (自然科学版 ) Journal of Sichuan NormalUniversity(Natural Science) July, 2009 Vol. 32,No. 4 　　收稿日期: 2008 - 01 - 07 基金项目:四川省教育厅自然科学基金 (072A093)资助项目作者简介:刘 　亮 (19632) ,男 , 副研究员 ,四川师范大学进修学者 ,主要从事无机化学的研究 BN和 AlN分子基态与低激发态的势能函数与热力学性质 刘 　亮 (宜宾学院 化学化工系 , 四川 宜宾 644000) 　　摘要 :用密度泛函理论 B3LYP方法和 62311 + G3基函数计算研究 BN和 AlN分子基态与低激发态的 结构与势能函数 ,导出了分子的光谱数据. 结果表明 ,BN和 AlN分子基态均为 X3Σ,基态与低激发态的势能函数均可用 Murrell2Sorbie函数来表达. BN分子低激发态 a1Σ的绝热激发能为 78. 85 kJ·mol- 1 , AlN分子 低激发态 a1Σ的绝热激发能为 111. 27 kJ·mol- 1. 计算固体 BN和 AlN的平衡能量 E和熵 S时 ,近似以气体分子的电子能和振动能代替固体分子的平衡能量 E,用电子熵和振动熵代替固体分子的熵. 在此近似下 ,计算得到 BN和 AlN基态与低激发态固态分子温度与平衡压力的关系式. 关键词 :BN和 AlN; B3LYP; 热力学性质 ; 势能函数 中图分类号 :O561. 4; O643　　文献标识码 :A　　文章编号 : 100128395 (2009) 040493205 doi:10. 3969 / j. issn. 100128395. 2009. 04. 021　　分子势能函数是研究原子分子碰撞和分子反应 动力学的基础 ,也是研究分子稳定性的依据 ,激发态分子的势能函数研究十分重要 ,它在辐射化学、激光化学等方面有广泛应用 [123 ]. 在Ⅲ2Ⅴ族化合物中 ,BN 具有高硬度 ,优良的热稳定性和电化学性能 ,较低的热膨胀系数 ,较高的热导率和良好的化学稳定性 ,可以被掺杂成 n型或 p型半导体 ,是理想的高频绝缘、高压绝缘和高温绝缘材料 ,有广阔的应用前景 [4 ]. 目前对 BN分子的研究主要涉及团簇结构性质及其薄膜制备与性质 [429 ] ,BN分子基态与低激发态的势能 函数与热力学性质未见报道. AlN是一种无机非铁性压电材料 ,具有高的电阻率 ,宽的能隙和低传输损耗等特性 ,在微电子工业和光电材料中有广泛的应用前景 [10212 ].目前未见 AlN分子基态与低激发态势能 函数与热力学性质的研究报道. BN和 AlN分子的基态与低激发态 ,缺乏精确的结构参数与光谱等数据和热力学性质.因此 ,本文使用密度泛函理论 B3LYP 方法和 62311 + G3基函数计算研究 BN和 AlN分子 基态与低激发态的结构与势能函数和热力学性质 , 导出分子的光谱数据. 1　电子状态与离解极限 分子势能函数对应一定的电子状态和离解极限 ,可以根据原子分子反应静力学原理 [13214 ]来确定 可能的电子状态和离解极限. 在 B3LYP/62311 + G3理论水平优化计算得到 BN和 AlN分子基态与低激发态的电子状态、平衡能量、偶极矩μ和激发态的绝热激发能 Ea 见表 1,扫描计算得到的势能曲线分别见图 1和图 2. 表 1　BN和 AlN分子的平衡能量 E,平衡核间距 R, 偶极矩μ和激发态