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01.09.2015 | Original Paper | Ausgabe 18/2015

Journal of Materials Science 18/2015

Systematic theoretical investigation of structures, stabilities, and electronic properties of rhodium-doped silicon clusters: Rh2Si n q (n = 1–10; q = 0, ±1)

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 18/2015
Autoren:
Shuai Zhang, Yu Zhang, Xingqiang Yang, Cheng Lu, Genquan Li, Zhiwen Lu
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.​1007/​s10853-015-9175-x) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

A systematic investigation of rhodium-doped silicon clusters, Rh2Si n q with n = 1–10 and q = 0, ±1, in the neutral, anionic, and cationic states is performed using density functional theory approach at B3LYP/GENECP level. According to the optimum Rh2Si n q clusters, mostly equilibrium geometries prefer the three-dimensional structures for n = 2–10. When n = 10, one Rh atom in Rh2Si 10 0,±1 clusters completely falls into the center of Si frame, and cage-like Rh2Si 10 0,±1 geometries are formed. The Rh2Si 1,6–9 + and Rh2Si 5,7,9 clusters significantly deform their corresponding neutral geometries, which are in line with the calculated ionization potential and electron affinity values. The relative stabilities of Rh2Si n q clusters for the lowest-energy structures are analyzed on the basis of binding energy, fragmentation energy, second-order energy difference, and HOMO–LUMO gaps. The theoretical results confirm that the Rh2Si6 , Rh2Si6, and Rh2Si6 + clusters are more stable than their neighboring ones. The natural population analysis reveals that the charges in Rh2Si n q clusters transfer from the Si atoms to the Rh atoms except Rh2Si+. In addition, the relationship between static polarizability and HOMO–LUMO gaps is discussed.

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Zusatzmaterial
Supplementary material 1 (DOC 181 kb)
10853_2015_9175_MOESM1_ESM.doc
Literatur
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