系統識別號 | U0002-1808201009534700 |
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DOI | 10.6846/TKU.2010.00488 |
論文名稱(中文) | 可分解之電子局域度指示量的ELI方法:實作與應用 |
論文名稱(英文) | Decomposable Electron Delocalizability Indicator ELI Method : Implementation and Application |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 物理學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Physics |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 98 |
學期 | 2 |
出版年 | 99 |
研究生(中文) | 龔意耘 |
研究生(英文) | Yi-Yun Kung |
學號 | 695210624 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2010-06-30 |
論文頁數 | 71頁 |
口試委員 |
指導教授
-
李明憲(mhslee@mail.tku.edu.tw)
委員 - 蕭秀美 委員 - 林志興 委員 - 吳鉉忠 |
關鍵字(中) |
電子局域 電子局域化 |
關鍵字(英) |
electron localizability indicator ELF (electron localization function) |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本論文有三個主要工作。第一部分,整體電子局域 ELF[Electronic localization function ]介紹了Becke and Edgecombew 為分子以及晶體結構 提供了一個簡單的電子局域化的觀測。原創觀點是由相同自旋電子對機率密度 [same-spin pair probability density]以及條件機率密度[conditional same-spin pair probability]在Hartree-Fock 近似下出發的,經由球平均泰 勒展開以後,人為定出了ELF 最原始的公式。這個工具呈現了有別於總電子雲 密度的拓墣學上的呈現,提供了對於電子局域化以及化學鍵的分析工具。 第二部份,直接由電子對密度(electron-pair density)推導而獲得 ELI-D。可以對個別的局部電子系統,包含每一個軌域拆解的電子局域分析。 並且整體的ELI-D 可以視為每個軌域的pELI-D 的貢獻。第三部份,初步探討 吸收邊緣的吸收密度與電子局域之間的關係。 |
英文摘要 |
In this thesis , there are three feature works will be displayed . the first work is implementation of Electron localization function ( ELF ) , ELF exactly defined electron localization , further more it will give a new bonding configuration of materials (Molecules , Covalent , Ionic , Lone pair ) in topological representation . The second one , Decomposable Electron Localization Indicator (ELI-D) successfully decomposed total electron localization into orbital contribution displaying in topologically representation will be implemented in CASTEP . The third one , I will do some preliminary study of the relationship between total electron localization and absorption electron density ( which is the new method investigating the electron absorption in the space provided by M.H.Lee , 2006 ). |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 第一章 密度泛函方法與電子局域性分析……………………………1 1-0前言………………………………………………………………1 1-1.第一原理計算背景………………………………………………1 1-2. ELF理論介紹………………………………………….………..17 1-3 ELI-D 理論介紹………………………………………………...2 1-4 ELF與ELI-D之間的關係…………….…………..………….....25 第二章 工具的發展以及測試 ………………………………………..26 2-0 前言…………………………………………………………….26 2-1 N2 分子的測試…………………………………………………27 2-2 F2 分子的測試…………………………………………………32 2-3 C2H4 分子的測試………………………………………………35 2-4 benzene分子的測試……………………………………………37 2-5 計算時間比較…………………………………………………42 2-6 結論…………………………………………………………….43 第三章 電子局域分析在材料上的應用……………………………..44 3-1 分子材料實作………………………………………………….44 3-2 金屬材料實作………………………………………………….49 3-3 離子材料實作………………………………………………….50 3-4 半導體材料實作………………………………………….........52 3-5 具孤立電子對材料實作……………………………………….55 3-6 非晶材料實作………………………………………………….56 3-7 結論…………………………………………………………….58 第四章 吸收密度與電子局域的關係…………………………………62 4-0前言…………………….……………………………………....62 4-1 吸收密度理論背景引述……………………………………....63 4-2 Zincblende結構半導體的電子局域與吸收密度間的關係….74 4-3 結論 ………………………………………………………...79 參考文獻………………………………………….................................81 圖 錄 圖2-1-1-a N2的總ELI-D圖形以及值域…………………………………………27 圖2-1-1-b Kohout[9]做的ELI-D圖形以及其值域……………………………...27 圖2-1-2-a N2第三個軌域(2 )的pELI-D以及軌域電子於密度…………..…..29 圖2-1-2-b Kohout[9]的發表第三個軌域(2 )pELI-D以及軌域電子於密度…29 圖2-1-3-a N2第四個軌域 (2 )的pELI-D以及軌域電子於密度……………..29 圖2-1-3-b Kohout[9] 發表的內容中第四個軌域 (2 )……………………….29 圖2-1-4-a N2第四個軌域 (1 ) 的 (左):軌域電子於密度……………..…...29 圖2-1-5-a N2第五個軌域 ( )pELI-D以及軌域電子於密度………….........30 圖2-1-5-b Kohout[9] 發表的內容中;第五個軌域 ( )…………………….30 圖2-1-6-a (左) 2 (中) 3 (右) total沿著兩原子中點所切的slice…………..31 圖2-1-6-b Kohout[9]的結果;(左) 2 (中) 3 (右) total………………………31 圖2-2-1-a F2 的(左) ELI-D (右) ELF……………………………………………32 圖2-2-1-b Kohout[9] 算的F2 的ELI-D………………………………………...32 圖2-2-2-a F2 (左) 2 軌域電子雲密度 (右) 2 pELI-D………………...33 圖2-2-2-b Kohout[9]算的 F2 (左) 2 軌域電子雲密度 (右) 2 pELI-D……33 圖2-2-3-a F2 (左) 2 軌域電子雲密度 (右) 2 pELI-D………………..34 圖2-2-2-b Kohout[9] 算的F2 (左) 2 軌域電子雲密度 (右) 2 pELI-D….34 圖2-2-2-a F2 (左) 3 軌域電子雲密度 (右) 3 pELI-D……………………….34 圖2-2-2-b Kohout[9]的結果 (左) 3 軌域電子雲密度 (右) 3 pELI-D……...35 圖2-3-1-a C2H4 的ELI-D分析……………………………………………………35 圖2-3-1-b Kohout[9] 的C2H4 的ELI-D分析……………………………………36 圖2-3-2-a C2H4 的3 的 pELI-D……………………………………………….36 圖2-3-2-b Kohout[9] 的結果3 的C2H4的pELI-D…………………………….36 圖2-3-3-a C2H4的1 軌域的 pELI-D…………………………………………37 圖2-3-3-b Kohout[9]算的C2H4的1 軌域的 pELI-D…………………………37 圖2-4-1-a benzene的2 軌域 (band 1) 軌域電子雲密度與 pELI-D………..38 圖2-4-1-b Kohout[9] 結果 2 軌域(band 1) 軌域電子雲密度與 pELI-D........38 圖2-4-2-a benzene的2 軌域 (band 2 + band 3);軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….38 圖2-4-2-b Kohout[9]結果,2 軌域 (band 2 + band 3);軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….38 圖2-4-3-a benzene的2 軌域 (band 4 + band 5);軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….39 圖2-4-3-b Kohout[9]結果,2 軌域 (band 4 + band 5);軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….39 圖2-4-4-a benzene的3 軌域 ( band 6) 軌域電子雲密度與 pELI-D…....39 圖2-4-4-b Kohout[9] 結果;3 軌域( band 6) 軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….39 圖2-4-5-a benzene的2 軌域 ( band 7) 軌域電子雲密度與 pELI-D……40 圖2-4-5-b Kohout[9] 結果; 2 軌域 ( band 7) 軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….40 圖2-4-6-a benzene的1 軌域 ( band 8) 軌域電子雲密度與 pELI-D……..40 圖2-4-6-b Kohout[9] 1 軌域 ( band 7) 軌域電子雲密度與 pELI-D.……..40 圖2-4-7-a benzene的3 軌域 (band 9 + band 10) 軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….40 圖2-4-7-b Kohout[9]的結果;3 軌域 (band 9 + band 10)軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….41 圖2-4-8-a benzene的1 軌域 (band 11) 軌域電子雲密度與 pELI-D……41 圖2-4-8-b Kohout[9]的結果;1 軌域 (band 11) 軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….41 圖2-4-9-a benzene的3 軌域 (band 12+band13) 軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….41 圖2-4-9-a Kohout[9]的結果;3 軌域 (band 12+band13) 軌域電子雲密度與 pELI-D………………………………………………………………………….41 圖2-4-10-a benzene的3 軌域(band 14+15) 軌域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….42 圖2-4-10-b Kohout[9]的結果;3 軌域 (band 14+15) 域電子雲密度與 pELI-D……………………………………………………………………………….42 圖3-1-1-a H2O 的ELF…………………………………………………………45 圖3-1-1-b H2O 的ELI-D…………………………………………………...……45 圖3-1-1-c 對H2O的第一個軌域拆解的pELI-D……………………………….46 圖3-1-1-d 對H2O的第二個軌域拆解的pELI-D…………………………….......46 圖3-1-1-f 對H2O的第三個軌域以及第四個軌域拆解完後加起來的pELI-D….47 圖3-1-2-a NH3的ELF與ELI-D………………………………………………...47 圖3-1-2-b NH3第一個band的軌域電子雲密度與 pELI-D…………………….48 圖3-1-2-c NH3第二個軌域加上第三個軌域的軌域電子雲密度與 pELI-D…....48 圖3-1-2-d NH3第四個 band 的軌域電子雲密度與 pELI-D…………………....48 圖3-2 研究對象金屬的ELF…………………………………………………..49 圖3-3-1 離子晶體的ELF比較…………………………………………………50 圖3-3-2 以NaCl為例,不同贗勢ELF的比較…………………………………51 圖3-4-1 第四族ELF的比較……………………………………………………..52 圖3-4-2 一些Zincblende結構的ELF比較……………………………………..54 圖3-5-1 Ice 在ELF=0.85 的立體對圖………………………………………….55 圖3-5-2 Quartz-alpha 在 ELF=0.85 的立體對圖……………………………...55 圖3-6-1(a) a-Si , ELF>0.85 以 field 呈現……………………………………...56 圖3-6-1 (b) Crystalline-Si , ELF>0.85…………………………………………...57 圖3-6-2(a) a-SiO2_glass ELF>0.85 以field呈現……………………………….57 圖3-6-2 (b) quartz-alpha , ELF=0.85 以isosurface呈現.....................................57 圖4-2-1 diamond電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度………………65 圖4-2-2 Si電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度……………………..66 圖4-2-3 Ge電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度……………………67 圖4-2-4 GaAs電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度…………………69 圖4-2-5 GaP電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度…………………..70 圖4-2-6 InAs電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度…………………..72 圖4-2-7 InP電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度……………………73 圖4-2-8 InSb電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度…………………..74 圖4-2-9 GaN電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度…………………..75 圖4-2-10 CuBr電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度………………….76 圖4-2-11 AlAs電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度………………….77 圖4-2-11 a-Si電子局域的區域以及吸收邊緣的吸收密度……………………78 |
參考文獻 |
[1] Robert G. Parr and Weitao Yang Density-Fumctional theory of atoms and molecues(Oxford University Press, New York,1989) [2] Becke, A. D.; Edgecombe , K. E , Journal of Chemical Physics 1990 , 92, 5397-5403. [3] Condensed Matter Physics , Marder [4] A.D.Becke, Int.J.Quantum Chem.23 , 1915(1983) [5] A.D.Becke, Int.J.Quantum Chem.27, 585(1985) [6] Savin.A..Jepsen, J.Andersen, O. K.Preuss, H. & von Schnering, H. G. Angew. Chem. 31,187-188(1992) [7] Y.Tal and R.F.W.Bader , Int.J.Quantum Chem.Quantum Chem.Symp.12 , 153(1978) [8] M. Kohout , Int. J. Quantum Chem. 2004, 97, 651 –658. [9] M. Kohout , K. Pernal, F. R. Wagner , Yu. Grin, Theor. Chem. Acc. 2004, 112, 453 –459. [10] J. F. Dobson, J. Chem. Phys. 1991 , 94 , 4328 – 4333. [11] Frank R. Wagner , Viktor Bezugly , Miroslav Kohout , and Yuri Grin[a] [12] 淡江大學陳冠雄碩士論文,2002 [13] 淡江大學張吉和碩士論文,2006 |
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