خواص ساختاری و الکترونی نانو خوشه‌های خالص ژرمانیم و ناخالص آن با یک اتم یوروپیوم: یک مطالعه تابعی چگالی تمام پتانسیل

در این مقاله، پایداری و خواص ساختاری و الکترونی نانو‌ خوشه‌های gen و eugen1 با 20 و 15، 122=n با استفاده از محاسبات کوانتومی با بسته نرم‌افزاری fhiaims بر پایه نظریه تابعی چگالی، بررسی شده‌اند، سپس پایدارترین ساختار نانو خوشه‌های خالص ژرمانیم و ناخالص آن با یوروپیم برای بررسی اولین انرژی یونش با استفاده از روش برهم‌کنش پیکربندی خوشه‌های تقارن سازگار انتخاب شد. با بررسی انرژی اتصال برای ساختار‌های مختلف هر نانو خوشه، مشخص شد که با افزایش اندازه نانو خوشه، پایداری سیستم به طور کلی افزایش می‌یابد و پایدارترین ساختارهای نانو خوشه‌های eugen به جز 11=n، از جانشین شدن یک اتم eu به جای یک اتم ژرمانیم در پایدارترین ساختارهای gen+1 به ‌دست می‌آید، همچنین در اینجا، شکاف انرژی و اختلاف انرژی دوم (e2∆) برای نانو خوشه‌های پایدار خالص و آلیاژ شده، محاسبه شد. بررسی انرژی اولین یونش و اختلاف انرژی دوم تایید می‌کند که خوشه‌های 7 و 10 اتمی ژرمانیم خالص و همچنین 8euge و 10euge از خوشه‌های ناخالص، پایدارترین نانو خوشه‌ها هستند.

Structural and electronic properties of Gen and EuGen-1 nanoclusters: A full potential DFT study

In this work, the stability, structure and electronic properties of the nanoclusters of germanium (Gen) and europium atom doped germanium clusters (EuGen1) with n=2 to 12, 15 and 20 were investigated. First, the stability of nanoclusters such as Gen and EuGen1 was addressed using FHIaims as a software package based on the density functional theory. Then the lowestenergy structures were selected for calculating  the first vertical ionization with the symmetry adapted clusterconfiguration interaction GeneralR (SACCIGeneralR) method. The results of this research show that there is a good agreement between calculation and experiment ionization potential for Gen nanoclusters. Generally, the analyses of binding energies show that increasing the size of nanoclusters leads to more stability for nanoclusters. The most stable nanoclusters for EuGen can be created with exchanging the Eu atom in the most stable Gen+1 nanoclusters, but there is an exception for n=11 case. Here,  the second difference in energy (∆2E) and gap energy are computed for the stable nanoclusters. The results of ionization energy and second difference in energy confirm that Ge7 and Ge10 also EuGe8 and EuGe10 have the most stability.