在半导体器件的生产过程中,氢钝化技术是一种应用广泛的生产工艺。氢分子与硅反应形成稳定的H-Si共价键,钝化单晶硅、多晶硅和非晶硅表面的悬挂键,从而提高产品的成品率和可靠性。因此硅氢反应在半导体器件生产过程中扮演着重要的角色。另一方面,由于在星际空间中含有丰富的Si和H元素,SiH⁺自由基广泛存在于星际介质和恒星大气中。因此,深入了解SiH⁺自由基电子结构和光谱特性对于研究恒星大气和星际空间中发生的物理和化学过程起到重要的作用。本工作系统地研究了SiH⁺（X¹Σ⁺）自由基的势能函数及其光谱常数、SiH₂⁺（X²A₁）体系全维势能面（PES）及其拓扑性质和Si⁺+H₂（D₂）?HD+SiH⁺（SiD⁺）反应的波包动力学,该工作不论对于天体物理学还是半导体硅生产工业都具有重要的参考意义。要进行动力学研究,需要有合适的高精度全维PES,所以首要的工作是拟合了SiH⁺（X¹Σ⁺）和SiH₂⁺（X²A₁）的势能函数。基于Molpro2012程序包,我们应用包含戴维森修正多参考组态相互作用（MRCI（Q））的方法进行能量点从头算,计算中基组分别使用aug-cc-pVXZ（AVXZ）和aug-cc-pV（X+d）Z（AVXdZ）（X=T,Q,5,6）,然后应用外推到完备基组极限（CBS）方法对从头算能量点进行修正（分别使用两项外插和三项外插）。基于从头算能量点,采用多体展开方法（MBE）进行拟合,我们得到了不同基组、不同方法下的SiH⁺（X¹Σ⁺）自由基的势能函数。以势能函数为基础,给出了SiH⁺（X¹Σ⁺）自由基的光谱常数D_e,R_e,ω_e,B_e,α_e和ω_eχ_e,同时也详细讨论了自旋-轨道耦合相互作用（SOC）对该体系的影响。通过与实验值和其他理论结果相比较,我们发现用CBS/USTE（Q,5）方法的结果和实验值最接近,文中也给出了理论上精度更高的SOC-AV6DZ-MRCI（Q）的计算结果。最后,基于CBS/USTE（Q,5）-MRCI（Q）和SOC-AV6DZ-MRCI（Q）的势能函数,通过求解径向薛定谔方程,本文首次给出SiH⁺（X¹Σ⁺）自由基的前23个振动能级及其相应的经典拐点（j=0）,一个转动常数和六个离心畸变常数,该工作对于实验和后续的理论工作有参考价值和指导作用。结合SiH⁺（X¹Σ⁺）自由基的势能函数,我们构建了高精度的SiH₂⁺（X²A₁）全维PES。基于Molpro2012程序包,我们选取两种构型进行能量点从头计算。一种是Si⁺-H₂构型,其计算范围为1.2?r_H2/a₀?4.0、1.2?R_Si+-H2/a₀?15.0、0≤γ/deg≤90.0,另外一种是H-SiH⁺构型,其计算范围为2.0?r_SiH+/a₀?4.0、1.2?R_H-SiH+/a₀?15.0、0≤γ/deg≤180.0。所有能量点都采用MRCI（Q）方法计算,运用全价完全活性空间（FVCAS）波函数,采用庞大的Dunning的AV6Z基组,以保证计算的精确度。基于4672个从头算能量点,采用MBE展开方法拟合SiH₂⁺（X²A₁）全维PES,拟合中采用由Aguado和Paniagua提出的解析势能函数形式。通过该势能面获得的SiH^（10）(¹（50）^（10）)和H₂(¹（50）_g^（10）)的平衡位置及解离能与相应的实验值符合得非常好。基于拟合的PES,我们系统地研究了SiH₂⁺（X²A₁）体系所有静态点的构型、能量和振动频率,并与实验和其他理论结果相对照,结果发现他们都符合得很好。文中给出了不同构型下（平衡构型,T构型和共线构型）的等势线图并详细的讨论了其特征。为了更好的验证PES的拟合质量,文中还给出了一个原子绕着双原子中心运动（双原子位置固定）情况下等势线图和球极坐标下的等势线图,并进行了系统的分析。在整个相互作用区域内,势能曲线都表现出光滑行为,这就验证了本势能面拟合过程中的高质量性。基于SiH₂⁺（X²A₁）的全维PES,我们应用切比雪夫量子波包方法对Si⁺（²P）+H₂（7）D ₂（8）（v_i（28）0,j_i（28）0）?SiH⁺（SiD⁺）+H（D）反应及其逆反应H（D）（10）SiH^（10）(SiD^（10）)（v_i（28）0,j_i（28）0）?H₂（HD,D₂）（10）S i^（10）进行了动力学研究。在1.0².0 eV的碰撞能量范围内计算了Si⁺（²P）+H₂（7）D ₂（8）反应总角动量J≤90（J≤120）的所有分波;在0.0¹.0 eV范围内计算了H（D）（10）SiH^（10）(SiD^（10）)反应总角动量J≤100（J≤140）的所有分波。计算中采用了耦合态近似（CS）方法,给出了各个反应的反应几率,积分散射截面（ICS）和速率常数。为了考察科里奥利耦合效应（CC）的影响,应用完全CC效应的精确量子方法对Si⁺（²P）+H₂（v_i（28）0,j_i（28）0）?SiH⁺+H反应进行了研究。与CS近似的结果对比发现,在总角动量J比较小的情况下（J≤20）,CC效应的反应几率略大于CS近似的结果;J比较大的情况下,CC效应的反应几率远大于CS近似的结果,并且总角动量J越大,二者差值越大,说明CC效应对该反应的影响巨大,不可忽略。把Si⁺（²P）+H₂（7）D ₂（8）反应的阈能与相应的实验值相对比,我们发现其结果吻合得非常好。整体而言,正反应Si⁺（² P）+H₂（7）D ₂（8）?SiH⁺（SiD⁺）+H（D）和逆反应H（D）（10）SiH^（10）(SiD^（10）)?H₂（HD,D₂）（10）S i^（10）,不论是在反应几率、ICS和速率常数上都有着不同的动力学行为,这分别与吸热反应和放热反应的反应机制相对应。通过把Si⁺（²P）+H₂（7）D ₂（8）和H（D）（10）SiH^（10）(SiD^（10）)反应分别与相对应的C⁺（²P）+H₂（7）D ₂（8）和H（D）+CH⁺（CD⁺）反应相类比,我们发现他们的反应几率、ICS和速率常数的变化趋势和共振结构等动力学性质基本一致,这也验证了SiH₂⁺（X²A₁）体系的PES和相关动力学计算的合理性。本论文主要研究了SiH⁺（X¹Σ⁺）自由基的势能函数及其光谱常数、SiH₂⁺（X²A₁）体系全维PES及其拓扑性质和Si⁺（²P）+H₂（7）D ₂（8）?SiH⁺（SiD⁺）+H（D）反应的波包动力学。文章结构如下:第一章是势能面和分子反应动力学简介;第二章介绍势能面的基本理论;第三章介绍切比雪夫波包动力学;第四章是SiH⁺（X¹Σ⁺）的势能曲线、光谱性质、振动能级和自旋轨道耦合研究;第五章是SiH₂⁺（X²A₁）高精度全维势能面研究;第六章给出Si⁺（²P）+H₂（7）D ₂（8）?SiH⁺（SiD⁺）+H（D）反应切比雪夫波包动力学研究;第七章给出总结与展望。