مطالعه خواص هندسي،پايداري و الكتروني هتروفولرن هاي (SiH)20-mXm (X= N،P،As)، (m=1،2،5،10،20) با استفاده از نظريه تابعيت چگالي

Study of Structural, Stability and Electronic properties of Heterofullerene SiH20-mXmX N,P and As, m1,2,5,10,20 using Density Functional Theory

محاسبات نظريه تابعي چگالي براي بررسي خواص هندسي، پايداري و الكتروني هتروفولرن هايSiH)20-mXm) كه با جاي گذاري واحد SiH از فولرن Si20H20 با اتم عناصر نيتروژن، فسفر و آرسنيك حاصل مي شوند، مورد بررسي قرار گرفته است. محاسبات فركانس ارتعاشي نشان مي دهد كه همه ي ساختارها در مينيمم هاي موضعي انرژي قرار دارند. هتروفولرن هاي نيتروژني (SiH)15N5(b) و (SiH)10N10(c) با انرژي پيوندي محاسبه شده معادل3.61 eV و3.77 eV نسبت به فولرن اوليه و ديگر هتروفولرن هاي مورد بررسي پايدارترند. آلاييدن فولرن سيليكوني Si20H20 با اتم هاي نيتروژن، فسفر و آرسنيك موجب كاهش گپ انرژي HOMO-HUMO مي شود كه مي تواند براي بهبود خواص نوري آن ها مورد استفاده قرار گيرد. همچنين نتايج انرژي هاي يونيزاسيون و الكترون خواهي هتروفولرن هاي مطالعه شده رفتار متفاوتي را براي هتروفولرن هاي نيتروژني در مقايسه با هتروفولرن هاي فسفري و آرسنيكي نشان مي دهند.

Density functional theory DFT calculations were applied to investigate geometry, stability and electronic properties of heterofullerene SiH20-mXm, where SiH units of Si20H20 are replaced by nitrogen N, phosphor P and arsenic As atoms. Vibrational frequency calculations show that all the structures are true minima. The nitrogen doped heterofullerenes Si15H15N5b and Si10H10N10c with calculated binding energies of 3.61 eV and 3.77eV values, respectively, are energetically more stable than the parent fullerenes and other studied heterofullerenes. It is found that N-, P-, As-doping decreases the HOMO–LUMO energy gap of Si20H20 fullerene and could be used to tailor its optical properties. Furthermore, the results show that the ionization and electron affinity energies of N heterofullerenes are differ than P and As heterofullerenes.