Si(100)2×1表面上Li原子之间的相互作用与表面结构相变

本文用原子交迭和电子离域-分子轨道方法和原子集团模型,计算了Li原子在Si(100)2×1表面上的吸附能和吸附Li原子之间的相互作用,提出了一种在Li原子的覆盖度将接近于一个单原子层时,随着覆盖度的进一步增加,表面结构连续地从Si(100)-Li(2×1)转变成Si(100)-Li(1×1)的结构相变模型。 关键词：     

Si(100)2×1表面上Li原子之间的相互作用与表面结构相变

本文用原子交迭和电子离域-分子轨道方法和原子集团模型,计算了Li原子在Si(100)2×1表面上的吸附能和吸附Li原子之间的相互作用,提出了一种在Li原子的覆盖度将接近于一个单原子层时,随着覆盖度的进一步增加,表面结构连续地从Si(100)-Li(2×1)转变成Si(100)-Li(1×1)的结构相变模型。     

氯原子在Cu(111)表面的吸附结构和电子态

密度泛函理论(DFT)总能计算研究了不同覆盖度下氯原子在Cu(111)表面的吸附结构和表面电子态。计算结果表明,清洁Cu(111)表面自由能 为15.72 ,表面功函数φ为4.753eV。在1/4ML和1/3ML覆盖度下,每个氯原子在Cu(111)表面fcc谷位的吸附能分别等于3.278eV/atom和3.284eV/atom。在1/2ML覆盖度下,两个紧邻氯原子分别吸附于fcc和hcp谷位,氯原子的平均吸附能为2.631eV/atom。在1/3ML覆盖度下,fcc和hcp两个位置每个氯原子吸附能的差值约为2meV/atom,与正入射X光驻波实验结合蒙特卡罗方法得到结果(<10meV/atom)基本一致。在1/4ML、1/3ML和1/2ML覆盖度下,吸附后Cu(111)表面的功函数依次为5.263eV、5.275eV和5.851eV。吸附原子和衬底价轨道杂化形成的局域表面电子态位于费米能级以下约1.2eV、3.6eV和4.5eV等处。吸附能和电子结构的计算结果表明,氯原子间的直接作用和表面铜原子紧邻氯原子数目是决定表面结构的两个重要因素。     

Na原子在Si(111)-(7×7)表面的吸附:从二维原子气到纳米团簇阵列

作者利用扫描隧道显微镜 (STM)详细研究了室温下Na原子在Si(111) (7× 7)表面的吸附 .对STM图像及功函数变化的分析表明 ,当Na原子覆盖度小于临界覆盖度 (0 .0 8ML)时 ,Na原子具有类气态的性质并可以在一个吸附能阱中快速移动 .从STM图像可看出这种移动导致的对比度调制 .在临界覆盖度以上 ,Na原子自组装形成团簇阵列 .第一原理模拟计算的结果与作者的实验结论很好吻合 .     

无序二元合金(Ni_xCu_(1-x))表面CO吸附及对表面偏析的影响

根据计算机编程构造出了存在和不存在表面偏析的无序二元合金NixCu1 -x(x =0 4 )的原子集团模型 ,然后按覆盖度θ=0 5 ,构造出了CO表面吸附的模型 ,应用Recursion方法计算了CO在NixCu1 -x(存在偏析和不存在偏析时 )合金表面不同位置 (顶位和芯位 )吸附的电子结构 .由此得出 :1 )CO在顶位吸附时较稳定 ;2 )CO吸附使合金表面态密度峰降低 ,带宽加宽 ,使d轨道的局域性变弱 ;3)CO的吸附抑制了Cu在表面富集 ,从电子层次上解释了CO吸附于NixCu1 -x对合金表面偏析的影响机理     

Ge(112)-(4×1)-In表面重构的原子结构

用扫描隧道显微镜(STM)研究了亚单层In原子引起的Ge(112)-(4×1)-In表面重构.结合随偏压极性不同而显著不同的STM图象和相应的“原子图象”,为这个重构提出了一个原子结构模型,供进一步研究参考.其中,In原子的吸附位置与它在Si(112)表面的吸附位置一致,但与Al原子和Ga原子在Si(112)表面的吸附位置不同.这个吸附位置的不同主要是由In原子较长的共价键键长引起的 关键词： 表面结构 In Ge 扫描隧道显微镜(STM)     

Ag(100)表面氧吸附的密度泛函理论和STM图像研究

用密度泛函理论研究了氧原子的吸附对于Ag(100)表面结构和电子态的影响.通过PAW总能计算研究了p(1×1)、c(2×2)和(2^1/2×22^1/2)R45°等几种原子氧覆盖度下的吸附结构,以及在上述结构下Ag(100)表面的弛豫特性、吸附能量、功函数等一系列物理量.研究表明：在(2^1/2×22^1/2)R45°-2O吸附Ag(100)表面的情况下,每格两列就会缺失 关键词： Ag(100)表面氧吸附 缺列再构 STM图像     

超高真空原子尺度Aux/Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布测量

原子尺度表面吸附Au原子的物理化学性质对研究纳米器件的制备以及表面催化等起着非常重要的作用.利用调频开尔文探针力显微镜研究了室温下Au在Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布的特性.首先,利用自制超高真空开尔文探针力显微镜成功得到了原子尺度Au在Si(111)-(7×7)不同吸附位的表面形貌与局域接触电势差(LCPD);其次,通过原子间力谱与电势差分析了Au/Si(111)-(7×7)特定原子位置的原子特性,实现了原子识别;并通过结合差分电荷密度计算解释了Au/Si(111)-(7×7)表面间电荷转移与Au的吸附特性.结果显示,Au原子吸附有单原子和团簇形式.其中,Au团簇以6个原子为一组呈六边形结构吸附于Si(111)-(7×7)的层错半单胞内的3个中心原子位;单个Au原子吸附于非层错半单胞的中心顶戴原子位;同时通过电势差测量得知单个Au原子和Au团簇失去电子呈正电特性.表面差分电荷密度结果显示金在吸附过程中发生电荷转移,失去部分电荷,使得吸附原子位置上的功函数局部减少.在短程力、局域接触势能差和差分电荷密度发生变化的距离范围内,获得了理论和实验之间的合理一致性.     

覆盖度对S原子在Ir(001)表面吸附性质的影响

采用第一性原理方法模拟了覆盖度对S原子在Ir(001)表面吸附能和电子结构的影响。结果表明：在覆盖度0.50 ML以下,S原子吸附在Hollow空位最稳定,且吸附能几乎不随覆盖度变化;在覆盖度0.66 ML以上吸附能随覆盖度增加而减小。吸附体系金属表面d带电子结构随覆盖度变化与O/Pt(111)吸附体系相似。这些结果与Hammer-Nørskov模型吻合。     

覆盖度对S原子在Ir(001)表面吸附性质的影响

采用第一性原理方法模拟了覆盖度对S原子在Ir(001)表面吸附能和电子结构的影响。结果表明：在覆盖度0.50 ML以下，S原子吸附在Hollow空位最稳定，且吸附能几乎不随覆盖度变化；在覆盖度0.66 ML以上吸附能随覆盖度增加而减小。吸附体系金属表面d带电子结构随覆盖度变化与O/Pt(111)吸附体系相似。这些结果与Hammer-Nørskov模型吻合。     

甘氨酸吸附对Ni-Cu合金(110)表面偏析的影响

通过构造无序二元合金NixCu1-x(x=0.4)(110)表面的原子集团模型用来研究表面偏析. 根据这个模型，按覆盖度μ=0.33，应用Recursion方法计算了甘氨酸在NixCu1-x无序二元合金(110)表面吸附的电子结构. 结果表明，Ni0:4Cu0:6合金表面存在着Cu的偏析，甘氨酸的吸附抑制了Cu在表面的偏析，并使得合金表面的态密度在费米能级附近发生了很大变化，吸附时合金表面与甘氨酸之间发生了电荷转移.     

不同温度下Si(001)表面各种亚稳态结构的分子动力学模拟

采用Stillinger-Weber势对不同温度下解理Si(001)表面的原子几何结构进行等温分子动力 学模拟.模拟结果表明Si(001)表面除主要的p(2×1)结构之外，较低温度下还会有双悬挂键 的单原子结构存在；较高温度下表面还会存在c(2×2)和三聚体等亚稳态结构；接近表面熔 化温度时，双悬挂键单原子、c(2×2)和三聚体等亚稳态结构都消失，表面只存在稳定的p(2 ×1)结构. 关键词： 分子动力学模拟 表面结构 Si(001)表面 Stillinger-Weber势     

吸附Al,Sn后Si(111)面的电子结构及其比较

通过对吸附原子和衬底Si原子由于相互作用而产生的轨道交叠占有几率(OOP)和集团态密度的分析发现吸附Al和吸附Sn的Si(111)面能带中电子的占据状态很不一样,Si(111)3^1/2×3^1/2-Sn中有一个半充满的表面带,从而使体系具有表面金属性。而Si(111)3^1/2×3^1/2-Al中电子填满吸附原子和表面Si原子成键的表面态,反键的表面态全空,因此吸Al后的Si(111)面可能出现半导体特性。计算结果与实验结果 关键词：     

β-SiC(001)-(2×1)表面结构的第一性原理研究

利用缀加平面波加局域轨道(APW+LO)的第一性原理方法计算了β-SiC(001)-(2×1)表面的原子及电子结构. 原子结构的计算结果表明，与Si(001)-(2×1) 表面的非对称性Si二聚体模型不同，β-SiC(001)-(2×1)表面为对称性的Si二聚体模型，其二聚体的Si原子间键长也较大，为0.269nm. 电子结构的计算结果表明，在费米能级处有明显的态密度，因此β-SiC(001)-(2×1)表面呈金属性. 在带隙附近存在四个表面态带,其中的两个占有表面态带已由价带的同步辐射光电子能谱实验得到证实. 关键词： 碳化硅 缀加平面波加局域轨道方法 原子结构 电子结构     

Si(001)-(2*2*1):H表面O2吸附的密度泛函理论研究

建立了一种计算Si(001)-(2×2×1):H表面O2吸附的理论模型．在周期性边界条件下,采用基于密度泛函理论广义梯度近似的超软赝势法对Si(001)-(2×2×1):H表面O2吸附进行了第一性研究．通过占位能的计算,得到了Si(001)-(2×2×1):H表面O2的最佳吸附位置．计算结果表明吸附后的反应产物应为Si=O和H2O,从理论上支持了D．Kovalev等人提出反应机制．     

乙烯在Ni（110）表面吸附的几何结构

用理论计算的方法研究了不同覆盖度的乙烯在Ni（110）表面吸附的位置.乙烯的吸附几何结构在团簇计算中进行了局部优化.在低覆盖度下，单个乙烯分子占据了短桥位和顶位之间的中间位置.乙烯分子的C—C轴大致沿衬底的Ni原子链排列（即沿<110>晶向），C—C轴与衬底Ni（110）表面有10°的倾斜角.乙烯分子的C—C键的键长为0151nm.在高覆盖度下(05ML)，乙烯在Ni (110)上形成了有序的c（2×4）相，在一个表面元胞内的两个乙烯分子的吸附位置类似于低覆盖度时的结果，但乙烯分子的C—C 键键长分别为0142和0143nm.     

二氧化硫在改性BC_3表面的吸附特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法观察修饰不同原子(Mo,Pt,Si)来调控BC_3体系的表面结构和反应活性.研究发现:单个原子吸附在BC_3表面具有不同的稳定位,Pt和Si原子吸附在H1位稳定,而Mo原子吸附在H2位稳定.单个原子在完整结构BC_3表面的扩散势垒较小,而掺杂的原子在单空位缺陷BC_3体系中具有极高的稳定性( 6.5 eV),这些掺杂原子显正电性能够有效地调制BC_3体系的电子结构、磁性以及影响二氧化硫(SO_2)的吸附强弱.与Pt原子掺杂的BC_3体系(Pt-BC_3)相比,单个SO_2分子在Si-和Mo-BC_3体系上的吸附能较大,表现出较高的灵敏特性.该研究为设计类石墨烯基功能纳米材料提供参考.     

Si(100)表面电子态的总电流谱研究

用自制的总电流谱仪研究了Si(100)2×1清洁表面以及H原子饱和吸附后的Si(100)1×1-2H双氢化相表面的电子态。在清洁表面上测得的空电子态位于价带顶以上0.7eV处,而占有电子态则在价带顶以下0.25,8.4和近12eV处。在双氢化相表面上还观测到处于价带顶以下两个诱导表面态。 关键词：     

碳化硅表面氢气吸附机理研究

在CVD沉积SiC过程中,载气体H2与沉积SiC基体表面的反应影响沉积速率和沉积产物品质,因此研究这些微观反应机理具有十分重要的科学意义和工程价值。本文基于第一性原理研究了H2在3C-SiC(111)（硅原子暴露面）和3C-SiC(-1-1-1)（碳原子暴露面）面的吸附位置、吸附能、电子结构和覆盖率等吸附情况。发现H2倾向于吸附在3C-SiC(111)面,H原子的最稳定吸附位为OT位（顶位）且属于化学吸附。H2在吸附时会自发解离为两个H原子,以双顶位形式吸附在两个相邻的Si原子上。该过程中基体表面Si原子的电子向H偏移,此时两者的主要相互作用源于Si原子的p轨道和H的s轨道的重叠杂化。通过计算氢气在表面的覆盖率,发现吸附能随着覆盖率的增大而增大,在低H覆盖率(θH≤4/9 ML)下,H原子之间存在着较强的吸引力,随着H覆盖率的增加(θH＞4/9 ML),H原子之间排斥力逐渐增大,吸附能增加趋缓,整体结构更加稳定。     

无序二元合金(NixCu1-x)不同解理面上O吸附对Cu偏析的影响

应用计算机编程构造出了存在和不存在表面偏析的无序二元合金NixCu1-x(x=0.4)(100)表面及(110)表面的原子集团模型,然后按覆盖度θ=0.5,构造出了O吸附后的原子集团模型,应用Recursion方法计算了O在NixCu1-x(存在偏析和不存在偏析时)无序二元合金(100)和(110)表面吸附的电子结构.由此得出:1)O吸附使合金表面态密度峰降低,带宽加宽,并且表面Ni原子的d电子与吸附质O原子的s,p电子的共价作用比Cu更强烈;2)O吸附在NixCu1-x(x=0.4)(110)表面比(100)表面更稳定;3)O的吸附抑制了Cu在表面富集,且这种作用主要表现在表面一层.