使用SIESTA搭配B3LYP的方法來研究矽團簇取代基效應對其光學特性造成的影響，取代的方式是全取代。對於Td點群的矽團簇，選擇Si35X36來進行計算。選用的取代基有H、CH3、C2H5、C3H7、C2H3、OH、OCH3、NH2、CH2NH2、CN、SH、C3H6SH、C60，來計算取代後矽團簇的HOMO、LUMO與能隙值。計算結果得到烷基類取代矽團簇時能隙的大小相似，且均比氧化物、氮化物與硫化物取代能隙來的高。烷基類對能隙的影響力很小，且一般拉電子基取代會造成矽團簇的能隙產生紅位移的現象。對於Ih點群的矽團簇，則針對Si20X20進行計算，最後得到的結果與Td點群的矽團簇相似。

For the investigation of the optical properties of Si nanoclusters as a function of surface passivation, we carried out a B3LYP/SIESTA calculation in the Si35 core clusters with full passivated. For the Td symmetry,we calculated Si35X36.We predict the effect that different full alkyl-,C2H3- , OH-, NH2-, CH2NH2-, OCH3-, SH-, C3H6SH- ,C60 and CN-terminations have on the calculated HOMO, LUMO and energy gap. The calculated optical properties alkyl passivation Si35 nanoclusters [Si35(CH3)36, Si35(C2H5)36 and Si35(C3H7)36] are closed to one another, and are higher than those of oxide, nitride and sulfide passivations Si35 clusters. Concludly, the alkyl passivant weakly affect the optical gaps and the electron-withdrawing passivants generate the red-shifted for the energy gap of silicon nanoclusters.

頁次
中文摘要	I
英文摘要	II
目　　錄	III
表格索引	VI
圖片索引	VII
			
第一章　緒論	
　　1-1　前言	1
　　1-2　太陽能電池的種類	2
　　1-3　太陽能電池發電的基本原理	3
　　1-4　太陽能電池的材料	5
　　1-5　材料的奈米效應	7
　　1-6　量子點太陽能電池的結構	10
1-7  研究動機	12
第二章　量子化學計算原理與方法	
　　2-1 前言	14
　　2-2　量子化學計算原理	18
　　　　2-2-1　薛丁格方程式	19
　　　　2-2-2　原子單位	21
　　　　2-2-3　波恩－歐本海莫近似法	22
　　　　2-2-4　分子軌域理論	25
　　　　2-2-5　變分法	27
2-3  矩陣力學	30
　　2-4　量子化學計算近似法	31
　　　　2-4-1　Hartree-Fock近似法	31
　　　　2-4-2　密度泛函理論	37
　　2-5　贗勢（Pseudopotential）	41
　　2-6　SIESTA計算方法	43
　　2-7　量子化學計算基底函數組	48
　　　　2-7-1　幾種基底函數介紹	49
　　　　2-7-2　最小基底函數STO-NG	54
　　　　2-7-3　分裂價層的基底函數	56
　　　　2-7-4　極化函數	58
　　　　2-7-5　擴散函數	59
第三章　研究設備	
　　3-1　軟體設備	61
　　3-2　硬體設備	63
第四章　結果與討論	
　　4-1　Td為主結構的矽量子點衍生物	69
　　4-2　Ih為主結構的矽量子點衍生物	92
第五章　結論	
　　5-1　結論	98
　　5-2　未來展望	99
參考文獻	100

表格索引
表4-1 以SIESTA 計算Si35 各種取代的能階與能隙 73
表4-2 以SIESTA 搭配B3LYP 單點計算Si35 各種取代
的能階與能隙
76
表4-3 以SIESTA 計算Si20 各種取代的能階與能隙 93
表4-4 以SIESTA 搭配B3LYP 單點計算Si20 各種取代
的能階與能隙
94
圖片索引
圖1-1 太陽能電池的技術分類 2
圖1-2 太陽能電池發電原理 4
圖2-1 贗勢、贗波函數與全電子位能、波函數比較圖 43
圖2-2 氧原子的虛原子軌域 45
圖2-3 平面波基函數與軌域基函數對計算總能量收歛比
較圖
48
圖2-4 在不同基函數計算總能量與晶格常數變化圖 48
圖2-5 比較STO-1G、STO-2G、STO-3G 不同基底函數
與1s 軌域的Slater 函數近似程度
56
圖2-6 對於極性分子系統的軌域型態，用加入額外軌域
型態函數來加以修正(p 軌域加上d 函數；s 軌域
加上p 函數)
59
圖4-1 Td 結構的矽量子點衍生物：
a.Si35H36、b.Si35(CH3)36、c.Si35(CH2CH3)36、
d. Si35(CH2CH2CH3)36、e. Si35(CH=CH2)36、
f.Si35(OH)36、g. Si35(OCH3)36、h. Si35(NH2)36、i.
Si35(CH2NH2)36、j. Si35(CN)36、k. Si35(SH)36、l.
Si35[(CH2)3SH]36、m. Si35H34C60
70
~72
圖4-2 以SIESTA 計算Si35 各種取代基的能階與能隙圖 73
圖4-3 以SIESTA 搭配B3LYP 單點計算Si35 各種取代基
的能階與能隙圖
76
圖4-4 Si35H36 的DOS 分布圖 78
圖4-5 Si35H36 的分子軌域圖 78
圖4-6 Si35(CH3)36 的DOS 分布圖 79
圖4-7 Si35(CH2CH3)36 的DOS 分布圖 79
圖4-8 Si35(CH2CH2CH3)36 的DOS 分布圖 80
圖4-9 Si35(CHCH2)36 的DOS 分布圖 80
圖4-10 Si35(CH3)36 的分子軌域圖 81
圖4-11 Si35(CH2CH3)36 的分子軌域圖 81
圖4-12 Si35(CH2CH2CH3)36 的分子軌域圖 82
圖4-13 Si35(CHCH2)36 的分子軌域圖 82
圖4-14 Si35(OH)36 的DOS 分布圖 83
圖4-15 Si35(OCH3)36 的DOS 分布圖 83
圖4-16 Si35(OH)36 的分子軌域圖 84
圖4-17 Si35(OCH3)36 的分子軌域圖 84
圖4-18 Si35(NH2)36 的DOS 分布圖 85
圖4-19 Si35(CH2NH2)36 的DOS 分布圖 85
圖4-20 Si35(CN)36 的DOS 分布圖 86
圖4-21 Si35(NH2)36 的分子軌域圖 87
圖4-22 Si35(CH2NH2)36 的分子軌域圖 87
圖4-23 Si35(CN)36 的分子軌域圖 88
圖4-24 Si35(SH)36 的DOS 分布圖 89
圖4-25 Si35[(CH2)3SH]36 的DOS 分布圖 89
圖4-26 Si35(SH)36 的分子軌域圖 90
圖4-27 Si35[(CH2)3SH]36 的分子軌域圖 90
圖4-28 Si35H34C60 的DOS 分布圖 91
圖4-29 Si35H34C60 的分子軌域圖 91
圖4-30 Ih 結構的矽量子點衍生物： a.Si20H20 、
b.Si20(CH3)20、c.Si20(OH)20
92
圖4-31 以SIESTA 計算Si20 各種取代基的能階與能隙圖 93
圖4-32 以SIESTA 搭配B3LYP 單點計算Si20 各種取代
能階與能隙圖
94
圖4-33 Si20H20 的DOS 分布圖 95
圖4-34 Si20(CH3)20 的DOS 分布圖 95
圖4-35 Si20(OH)20 的DOS 分布圖 96
圖4-36 Si20H20 的分子軌域圖 96
圖4-37 Si20(CH3)20 的分子軌域圖 97
圖4-38 Si20(OH)20 的分子軌域圖 97

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[36] E. Artacho, J. Gale, A. García, J. Junquera, R. M. Martin, P. Ordejón, D. Sánchez-Portal, J. M. Soler, SIESTA, Revision 1.3, 2003.
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