Ge在Si(111)7×7表面的选择性吸附

利用超高真空扫描隧道显微镜研究了室温条件下Ge在Si(111)7×7表面上初期吸附过程.在Ge所形成团簇中存在一个临界核.这些Ge团簇的吸附中心总是在三个增原子所围成的区域中.它们的电子结构具有类似半导体的性质,即其局域态密度在远离费米面的能级处很大,而在费米面附近的能级处非常小. 关键词： 扫描隧道显微镜 Si(111)7×7表面 Ge团簇     

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.     

CO在Pd掺杂Rh(111)表面吸附的理论研究

采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法,对CO在Rh(111)表面top、fcc、hcp、bridge四个吸附位和Rh-Pd(111)表面Rh-top、Pd-top、Rh Rh-bridge、Rh Pd-bridge、Pd Pd-bridge、Rh2Pdhcp、Rh Pd2-hcp、Rh2Pd-fcc、Rh Pd2-fcc九个吸附位的13种吸附模型进行了构型优化、能量计算,得到了CO较有利的吸附位;并对最佳吸附位进行总态密度分析.结果表明:CO在Rh(111)和Rh-Pd(111)表面的最稳定吸附位分别为Rh-hcp和Rh-top位,其吸附能的大小顺序为Ph(111)Rh-Pt(111);CO与金属表面成键,属于化学吸附.     

Ni(111)表面C原子吸附的密度泛函研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,对过渡金属Ni晶体与Ni (111)表面的结构和电子性质进行了研究, 并探讨了单个C原子在过渡金属Ni (111)表面的吸附以及两个C原子在Ni(111)表面的共吸附. 能带和态密度计算表明, Ni晶体及Ni (111)表面在费米面处均存在显著的电子自旋极化. 通过比较Ni (111)表面各位点的吸附能,发现单个C原子在该表面最稳定的吸附位置为第二层Ni原子上方所在的六角密排洞位, 吸附的第二个C原子与它形成碳二聚物时最稳定吸附位为第三层Ni原子上方所在的面心立方洞位. 电荷分析表明,共吸附时从每个C原子上各有1.566e电荷转移至相邻的Ni原子, 与单个C原子吸附时C与Ni原子间的电荷转移量(1.68e)相当. 计算发现两个C原子共吸附时在六角密排洞位和面心立方洞位的磁矩分别为0.059μ_B和 0.060μ_B,其值略大于单个C原子吸附时所具有的磁矩(0.017μ_B).     

腐蚀介质在γ-Fe (111)表面吸附的第一性原理研究

氯化物熔盐作为传热储热工质，在太阳能热发电系统中应用时会造成金属管道的腐蚀和失效，严重威胁系统的运行安全.本文采用第一性原理方法，构建了不同腐蚀介质(Cl原子、H原子、O原子、OH基团以及H₂O分子)在γ-Fe(111)表面的吸附微观物理模型，并阐明了其吸附性能.结果发现：Cl原子和H原子在γ-Fe(111)表面最稳定的吸附点位为Fcc位，O原子和OH基团最稳定的吸附位点为Hcp位，H₂O分子最稳定的吸附位点位Top位.另外，O原子在γ-Fe(111)表面的吸附能和得到的电荷数最大，分别为-8.073 eV和0.53.这为管道的腐蚀研究提供了理论支撑.     

Ag(111)和Au(111)上铋的初始生长行为

半金属铋(Bi)的表面合金具有的Rashba效应,和其具体结构性质有重要关联.本文结合扫描隧道显微镜(STM)和密度泛函理论(DFT),系统地研究了Bi原子在Ag(111)和Au(111)上的不同初始生长行为.在室温Ag(111)上,连续的Ag2Bi合金薄膜会优先在Ag台阶边缘形成;在570 K Ag(111)上,随着...     

HCOOH在Pd-Fe(111)(nPd:nFe=1:1)表面吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法,对HCOOH在Pd(111)表面top, fcc, hcp, bridge 四个吸附位和Pd-Fe(111)表面Pd-top, Fe-top, PdPd-bridge, PdFe-bridge, FeFe-bridge, Pd2Fe-hcp, PdFe2-hcp, Pd2Fe –fcc, PdFe2-fcc等9个吸附位的13种吸附模型进行了能量计算、构型优化,得到了HCOOH较有利的吸附位;并对清洁表面进行能带分析。结果表明：掺杂Fe后,Pd催化剂对HCOOH催化活性增强;HCOOH在Pd(111)表面的最稳定吸附位fcc的吸附能是-41.8kJ•mol-1,在Pd-Fe(111)表面的最稳定吸附位Pd2Fe-hcp的吸附能是-126.5 kJ•mol-1,而且HCOOH在金属表面属于化学吸附。     

S在Cu(111)表面吸附的第一性原理研究*

基于广义梯度近似的投影缀加平面波(Projector augmented wave) 赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,采用第一原理方法计算并分析了由于S吸附所形成的S/Cu(111)界面体系的吸附结构、吸附能和局域电子结构,考虑了不同覆盖度（1,0.25ML）下S在不同吸附位置的吸附特性. 结果表明：S原子倾向于吸附在高对称的fcc位与hcp位;由于S的负电性而使S/Cu吸附能随覆盖度的减小而增加, 与之相应,S-Cu键长随覆盖度的减小而缩短. DOS图、Bader电荷分析表明杂化主要发生在S的3p态和表面Cu原子的3d态之间,表层近邻的Cu原子向S转移的电子数随覆盖度增加而减小,这表明S与Cu(111)面有强的相互作用.     

H原子在Al(111)和Ag(111)面上的吸附

本文用电荷自洽的EHT方法,研究了H原子在Al(111)和Ag(111)面上的吸附,结果指出:在Al(111)面上,H以原子状态吸附在某些对称位置上,它也能渗透到表面层中去,成为填隙原子;H₂分子在表面处发生解离吸附。在Ag(111)表面上,H原子有可能以分子状态吸附,H—H键平行于表面,这与高分辨率电子能量损失谱所得到的实验结果一致;但H₂分子在Ag(111)表面也可能发生解离吸附。 关键词：     

Ni(111)表面一氧化碳和氢共吸附的密度泛函理论研究

本文用密度泛函理论(DFT)的总能计算研究了一氧化碳和氢原子在Ni(111)表面上p(2×2)共吸附系统的原子结构和电子态，结果表明CO和H原子分别被吸附于两个对角p(1×1)元胞的hcp和fcc位置.以氢分子和CO分子作为能量参考点，总吸附能为2.81 eV，相应的共吸附表面功函数φ为6.28 eV.计算得到的C—O，C—Ni和H—Ni的键长分别是1.19?, 1.96?和 1.71?，并且CO分子以C原子处于hcp的谷位与金属衬底原子结合.衬底Ni(111)的最外两层的晶面间距在吸附后的相对变化分别是 关键词： Fisher-Tropsch反应 催化作用 Ni(111) p(2×2)/(CO+H) 共吸附     

Scanning tunneling spectroscopic evidence of crossover transition in the two-impurity Kondo problem

To explore the crossover transition in the two-impurity Kondo problem, we calculate the differential conductance (dI / dV) corresponding to scanning tunneling spectroscopy (STS) measurements of a magnetic dimer adsorbed on a metal surface covered by a decoupling layer. With the aid of the numerical renormalization group (NRG) technique, we find that the peak structure of the dI / dV spectra near the Fermi level changes gradually as a function of the adatom separation and the coupling between the adatom localized spins and the metal surface conduction band. When the coupling becomes small, the peak disappears and, instead, a dip structure appears near the Fermi level. This dip structure is the manifestation of the strong antiferromagnetic correlation between the localized spins. We conclude that the gradual change of the dI / dV structure from a peak structure to a dip structure is an evidence of the crossover transition in the two-impurity Kondo problem.     

通过单分子化学调控单个离子磁性--单分子"手术"开启分子磁性"开关"

报道了如何通过改变单个磁性离子的化学环境来调控其白旋性质．利用扫描隧道显微镜，对吸附于Au（111）表面的单个钴酞菁分子进行化学修饰，通过在针尖上施加一定的电压脉冲，将分子配合体外层的8个氢原子“剪裁”掉，使其与金衬底形成稳定的化学键合．在这个新的人造分子结构中，其中心钴离子的电子态在费米面上出现强烈的共振峰；通过理论的模拟和分析，发现出现这一共振峰的原因是，脱氢和与衬底的化学结合使中心钴离子自旋性质发生改变，从而导致了输运特性中近藤效应（Kondo effect）的出现．     

分子取向对CO在Pd(111)面吸附的影响

 用基于密度泛函理论广义梯度近似下的平面波赝势方法计算了在Pd(111)晶面两种不同CO分子取向的吸附结构。计算结果表明，CO分子碳端和氧端靠近Pd(111)面的吸附能分别为-1.75，-0.28 eV，碳端吸附的结构比氧端吸附能力强。因此，分子取向影响CO在Pd(111)面上的吸附，通过控制CO的取向可能减小Pd(111)的吸附进而减弱Pd(111)面CO分子的中毒。     

Angle-resolved photoemission study of Pd(111) and Co/Pd(111)

Electronic structure of epitaxial Co films on Pd(111) has been investigated as a function of the Co overlayer thickness, by using angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES). It is found that experimental band structures for Pd(111) and work functions for Co/Pd(111) agree reasonably well with the results of band structure calculations. Compared to Pd(111), valence band ARPES spectra of Co/Pd(111) support the existence of the induced magnetic polarization of Pd atoms near the interface, suggesting large hybridization between Co 3d and Pd 4d states near the interface.     

Role of surface States in scanning tunneling spectroscopy of (111) metal surfaces with Kondo adsorbates

A nearly free-electron model to describe scanning tunneling spectroscopy of (111) metal surfaces with Kondo impurities is presented. Surface states are found to play an important role giving a larger contribution to the conductance of Cu(111) and Au(111) than Ag(111) surfaces. The different line shapes observed when Co is adsorbed on the different substrates are mainly determined by the position of the surface band onset relative to the Fermi energy and the decay length of the surface state into the substrate. The lateral dependence of the line shape amplitude is found to be bulklike for R|| < or approximately 3-5 A and surfacelike at larger distances, in agreement with experimental data.     

Au(111)表面单个钴酞菁分子的去氢过程

利用低温超高真空扫描隧道显微镜对单个钴酞菁分子实现了选键化学反应.通过对吸附于Au(111)表面的单个钴酞菁分子外围H原子的"剪裁",并用实验图像和谱学方法,结合第一性原理理论计算研究了逐步去除钴酞菁分子8个外围H原子的过程.理论计算结果再现了实验中所观测到的分子空间构型的变化,并阐明了吸附体系中局域自旋的恢复和变化过程.     

Electronic structure of the Au-intercalated graphene/Ni(111) surface

We report the electronic structure of the Au-intercalated graphene/Ni(111) surface using angle-resolved photoemission spectroscopy and low energy electron diffraction. The graphene/Ni(111) shows no Dirac cone near the Fermi level and a relatively broad C 1s core level spectrum probably due to the broken sublattice symmetry in the graphene on the Ni(111) substrate. When Au atoms are intercalated between them, the characteristic Dirac cone is completely recovered near the Fermi level and the C 1s spectrum becomes sharper with the appearance of a 10?×?10 superstructure. The fully Au-intercalated graphene/Ni(111) surface shows a p-type character with a hole pocket of ～0.034?Å^?1 diameter at the Fermi level. When the surface is doped with Na and K, a clear energy gap of ～0.4?eV is visible irrespective of alkali metal.     

对Cu(111)表面吸附的单个苉分子的分子轨道进行成像:一个实验与理论相结合的研究

结合扫描隧道显微学测量和密度泛函理论计算研究了直接吸附在Cu（111）表面的单个苉分子的电子结构性质.在低覆盖度下,苉分子表现出了单分散的吸附行为,利用dI/dV谱和图像可以辨别出吸附的单个苉分子在-1.2 V附近的最高占据态和1.6 V附近的最低未占据态.此外,还可以观测到苉分子未占据态的dI/dV信号对采谱位置具有很强的依赖性.第一性原理计算很好地模拟了这些实验结果,并且将它们归因于分子-衬底相互作用引起的苉分子不同分子轨道之间的混合态的能量和空间分布.该工作提供了吸附在金属衬底表面的苉分子的局域电子结构信息,将促进对单分子器件中电子输运性质对分子-金属电极耦合的依赖性的理解.