类钙钛矿有机-无机分子组装材料是一类具有特殊晶体结构的新型材料。虽然这种材料有机、无机部分存在组分和结构的多种变化,材料在性能上也具有很强的设计性,但是从晶体结构上看,始终是有机层与无机层有规律的交替排列。 本文采用基于第一原理的Dmol3和Castep程序计算这类材料的电子学性能,正是利用了这类材料的结构相对稳定性和性能可设计性相统一的特性,通过建立能够反映这类材料一般性结构的模型来计算其电子学性能,并进行比较、分析,找出其中的规律。 具体来说,全文分为两大部分:第一部分是研究无机部分金属元素的变化对材料性能的影响。在这一部分中第四主族元素Ge、Sn、Pb被用作研究对象,且分别建立了它们相应的分子团簇模型和晶体模型。Dmol3程序被用来计算模型中的电荷分布,Castep程序则被用来计算模型的态密度和偏态密度;第二部分是研究有机部分铵阳离子的变化对材料性能的影响,分别建立了有机组元为丁铵阳离子、戊铵阳离子、已铵阳离子的分子团簇模型,Dmol3程序被用来计算模型中电荷分布。 在第一部分的研究中,通过对电荷分布数据的分析,可以找到有机层与无机层间电荷转移,以及无机层中电荷分布随金属元素的不同而变化的规律。文中还较详细地分析了这些规律背后的原因。在第一部分对模型态密度和偏态密度的分析中,可以得到关于模型禁带宽度、能带结构、成键情况随金属元素不同而变化的规律。 在第二部分的研究中,通过对电荷分布数据的分析,可找到有机层与无机层间、有机层内部包括-NH₃⁺、-C_nH_2n+1上电荷的分布随着有机铵阳离子的不同而变化的规律,从中可以得到关于有机铵阳离子排列的一些推测。 密立根布居分析、分子轨道理论、周期性结构中态密度与能带结构,以及分子轨道的关系在文中被广泛应用。