固体表面结构的同步辐射研究X射线吸收近边结构（XANES）

表面x-射线吸收近边结构是与团体表面原子的内壳层的电子向未占据轨道跃迁密切相关的。吸收边阈值之上的大约50eV的低能范围的潜图结构含有与吸收原子近邻的局域结构和局城电子态相关的信息。因此它已经成为研究固体表面局域特性，诸如同城几何结构，键长和键角的有用工具．为了和实验的表面XANES谱一致和对实测XANES谱进行解释，已经发展起来多种XANES的理论计算方法，比较成功的有能带结构近似理论和多原子体系的多重散射理论近似方法．在本文中，还简要介绍了利用同步辐射进行表面XANES实验的技术要求和相关方法的比较，并给出了若干实例说明表面XANES在固体表面结构研究方而的应用．     

X射线吸收近边结构理论

在X射线吸收谱中,阈值之上60eV以内的低能区的谱出现强的吸收特性,称之为近边吸收结构(XANES)。它是由于激发光电子经受周围原子的多重散射造成的。它不仅反映吸收原子周围环境中原子几何配置,而且反映凝聚态物质费米能级附近低能位的电子态的结构。因此成为研究凝聚态物质的有用工具。本文较详细地介绍了XANES理论中的多重散射模型与计算方法。同时,也揭示多重散射理论与广延系统中通常采用的能带结构理论以及有限系统中的单电子的分子轨道方法之间的关系。并给出若干实例以说明XANES的多重散射理论的应用。     

X射线吸收近边结构理论

在X射线吸收谱中,阈值之上60eV以内的低能区的谱出现强的吸收特性,称之为近边吸收结构(XANES)。它是由于激发光电子经受周围原子的多重散射造成的。它不仅反映吸收原子周围环境中原子几何配置,而且反映凝聚态物质费米能级附近低能位的电子态的结构。因此成为研究凝聚态物质的有用工具。本文较详细地介绍了XANES理论中的多重散射模型与计算方法。同时,也揭示多重散射理论与广延系统中通常采用的能带结构理论以及有限系统中的单电子的分子轨道方法之间的关系。并给出若干实例以说明XANES的多重散射理论的应用。     

MnxSi1-x磁性薄膜的结构研究

利用X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构(XANES)方法研究了在Si(100)衬底上及600℃温度条件下用分子束外延(MBE)共蒸发方法生长的MnxSi1-x磁性薄膜的结构.由XRD结果表明,只有在高Mn含量(8%和17%)样品中存在着Mn4Si7化合物物相.而XANES结果则显示,对于Mn浓度在0.7%到17%之间的MnxSi1-x样品,其Mn原子的XANES谱表现出了一致的谱线特征.基于多重散射的XANES理论计算进一步表明,只有根据Mn4Si7模型计算出的理论XANES谱才能够很好的重构出MnxSi1-x样品的实验XANES谱.这些研究结果说明在MnxSi1-x样品中,Mn原子主要是以镶嵌式的Mn4Si7化合物纳米晶颗粒存在于Si薄膜介质中,几乎不存在间隙位和替代位的Mn原子.     

用XANES实验方法研究Cr的价态

用改进的XANES(X射线吸收近边结构谱)方法对不同比例Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的酵母制剂进行Cr价态研究,该方法与传统方法的区别是用一个电离室同时进行透射和荧光XANES实验.此实验方法简单,快捷,特别适用于在相同的实验条件下,以一个已知标样为标准,对一系列未知价态样品进行的比较分析.实验结果表明酵母对Cr有很强的还原能力,它几乎能将所有的Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ).Cr的K边XANES谱在掺入酵母剂前后有所变化,说明不同样品中的Cr原子近邻结构有所不同     

LSDA+U方法对富勒烯内掺稀土原子的结构和电子结构的理论研究

在密度泛函理论框架下的局域密度近似方法 (LDA)能够准确地给出广延态电子体系的基态电子结构 ,是研究复杂体系的电子结构的一种非常成功的方法。由于这种方法不含参数 ,被广泛地用于微观体系的研究。但是 ,在处理的体系中含有局域电子时 ,由于方法的局限 ,给出的结果与光电子谱等试验结果符合得并不好。LSDA U方法是在局域自旋密度近似的框架下 ,结合模型哈密顿方法 ,对局域电子采用哈伯德模型描述 ,用以改进局域密度近似计算的一种方法。本文利用局域密度近似下的离散变分团簇方法 (DVM )对于内嵌稀土原子的富勒烯Er2 @C82 、Tm @C82 的电子结构进行了第一性原理的计算。对于体系中所含的稀土原子存在强关联的 4f电子 ,在LDA方法计算的基础上 ,考虑 4f电子在位库仑作用 ,用LSDA U方法研究了上述体系 ,得到了可以和XPS和吸收谱相比较的结果。     

LSDA+U方法对富勒烯内掺稀土原子的结构和电子结构的理论研究

在密度泛函理论框架下的局域密度近似方法 (LDA)能够准确地给出广延态电子体系的基态电子结构 ,是研究复杂体系的电子结构的一种非常成功的方法。由于这种方法不含参数 ,被广泛地用于微观体系的研究。但是 ,在处理的体系中含有局域电子时 ,由于方法的局限 ,给出的结果与光电子谱等试验结果符合得并不好。LSDA +U方法是在局域自旋密度近似的框架下 ,结合模型哈密顿方法 ,对局域电子采用哈伯德模型描述 ,用以改进局域密度近似计算的一种方法。本文利用局域密度近似下的离散变分团簇方法 (DVM )对于内嵌稀土原子的富勒烯Er2 @C82 、Tm @C82 的电子结构进行了第一性原理的计算。对于体系中所含的稀土原子存在强关联的 4f电子 ,在LDA方法计算的基础上 ,考虑 4f电子在位库仑作用 ,用LSDA +U方法研究了上述体系 ,得到了可以和XPS和吸收谱相比较的结果。     

MnxSi1-x磁性薄膜的结构研究

利用X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构(XANES)方法研究了在Si(100)衬底上及600℃温度条件下用分子束外延(MBE)共蒸发方法生长的Mn_xSi_1-x磁性薄膜的结构.由XRD结果表明,只有在高Mn含量(8％和17％)样品中存在着Mn₄Si₇化合物物相.而XANES结果则显示,对于Mn浓度在0.7%到17%之间的Mn_xSi_1-x样品,其Mn原子的XANES谱表现出了一致的谱线特征.基于多重散射的XANES理论计算进一步表明,只有根据Mn₄Si₇模型计算出的理论XANES谱才能够很好的重构出Mn_xSi_1-x样品的实验XANES谱.这些研究结果说明在Mn_xSi_1-x样品中,Mn原子主要是以镶嵌式的Mn₄Si₇化合物纳米晶颗粒存在于Si薄膜介质中,几乎不存在间隙位和替代位的Mn原子. 关键词： xSi_1-x磁性薄膜')" href="#">Mn_xSi_1-x磁性薄膜 分子束外延 XRD XANES     

LSDA＋U方法对富勒烯内掺稀土原子结构和电子结构的理论研究

在密度泛函理论框架下的局域密度近似方法（ＬＤＡ）能够准确地给出广延态电子体系的基态电子结构,是研究复杂体系的电子结构的一种非常成功的方法。由于这种方法不含参数,被广泛地用于微观体系的研究。但是,在处理的体系中含有局域电子时,由于方法的局限,给出的结果与光电子谱等试验结果符合得并不好。ＬＳＤＡ＋Ｕ方法是局域自旋密度近似的框架下,结合模型哈密顿方法,对局域电子采用哈伯德模型描述,用以改进局域密度近似计算的一种方法。本利用局域密度近似下的离散变分团簇方法（ＤＶＭ）对于内嵌稀土原子的富勒烯Ｅｒ２Ｃ８２、ＴｍＣ８２的电子结构进行了第一性原理的计算。对于体系中所含的稀土原子存在强关联的４ｆ电子,在ＬＤＡ方法计算的基础上,考虑４ｆ电子在位库仑作用,用ＬＳＤＡ＋Ｕ方法了上述体系,得到了可以和ＸＰＳ和吸收谱相比较的结果。     

在硅酸盐矿物,玻璃和熔体中Si和Al的配位与局部结构:K-边X射线吸收光谱研究

本文采用同步辐射的Si K-边X-射线吸收近边结构(XANES)谱研究了Si在SiO2-P2O5和Na2O-SiO2-P2O5的低压磷硅酸盐玻璃中结构与配位,以及Si的配位几何随玻璃中P2O5含量而变化:同步辐射的Al K-边XANES谱研究了Al在铝硅酸盐成分为NaAlSi2O6-NaAlSi3O8的玻璃和熔体中的配位和局部结构,并提供了直接的实验证据来证明该成分的玻璃体系中由于压力的变化所诱导Al配位的变化.     

基于M壳层辐射的Si K边X射线吸收近边结构谱实验研究

基于纳秒高功率激光辐照高原子序数靶材产生的等离子体M壳层X射线辐射,利用椭圆柱面晶体谱仪进行薄膜单晶Si样品的K边X射线吸收近边结构谱(XANES)静态实验研究;通过详细介绍实验方案,分析椭圆柱面晶体谱仪的原理,得到谱仪的位置-能量色散关系,并对Au、Lu、Yb、Dy、Ta、Co这6种靶材产生的等离子体X射线光谱进行比较。结果表明:通过比较这6种靶材产生的等离子体X射线光谱后发现,在Si的K边(1839eV)附近,Lu、Yb、Dy靶材的激光等离子体M壳层辐射相对其他几种靶材具有较高的光谱亮度,对应的XANES的信噪比较好;实验获得的XANES与FEFF9.0软件计算结果基本符合,验证了单发获得的静态实验数据是可靠的。     

MoSi2表面电子结构

利用ＬＭＴＯ－ＡＳＡ方法研究了Ｃ１１_b晶体结构的ＭｏＳｉ₂三种（００１）表面电子结构，分别给出了三种不同表面总体态密度和表面层原子局域态密度及分波态密度，与体结构相关原子态密度作了对比，并对费密能级上的态密度作了比较讨论。就表面稳定性而言，以Ｍｏ原子为表层原子的表面结构最不稳定，以单层ｓｉ原子为表面的表面结构最稳定，该结论支持了Ｔ．Ｋｏｍｅｄａ等的实验结果^［１５］。 关键词：     

PbTiO3价电子结构和铁电性的经验电子理论计算

应用固体与分子经验电子理论（EET）计算了铁电材料PbTiO3的价电子结构，根据得到的价电子结构，提出计算原子有效价电子数的近似公式和计算自发极化强度的方法，并计算了PbTiO3在铁电相的自发极化，计算结果与实验数据进行了对比分析，指出该经验理论用于研究铁电现象的可行性和有效性．     

MSC理论研究固体CS2的实验谱

用近边Ｘ射线吸收精细结构（ＮＥＸＡＦＳ）的多重用射集团（ＭＳＣ）方法对固体ＣＳ２的硫Ｋ－边ＮＥＸＡＦＳ实验谱进行了详细的研究，结果表明：１．确认Ｋ－边ＮＥＸＡＦＳ实验谱的主体结构是双σ键和π２．固体ＣＳ２中间时存在的硫的单键和双键和对应的两种吸收谱；３．π几乎全由双键所贡献，而双σ则分别由单键和双键所贡献；４．ＮＥＸＡＦＳ实验谱是两种吸收谱的叠加。     

第一原理研究界面弛豫对InAs/GaSb超晶格界面结构、能带结构和光学性质的影响

通过广义梯度近似的第一原理全电子相对论计算, 研究了不同界面类型InAs/GaSb超晶格的界面结构、电子和光吸收特性. 由于四原子界面的复杂性和低对称性, 通过对InAs/GaSb超晶格进行电子总能量和应力最小化来确定弛豫界面的结构参数. 计算了InSb, GaAs型界面和非特殊界面(二者交替)超晶格的能带结构和光吸收谱, 考察了超晶格界面层原子发生弛豫的影响.为了证实能带结构的计算结果, 用局域密度近似和Hartree-Fock泛函的平面波方法进行了计算. 对不同界面类型InAs/GaSb超晶格的能带结构计算结果进行了比较, 发现界面Sb原子的化学键和离子性对InAs/GaSb超晶格的界面结构、 能带结构和光学特性起着至关重要的作用.     

γ-AlON晶体电子结构和光学性质研究

本研究在基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)框架下, 采用局域密度近似(LDA)和赝势平面波方法, 计算了平衡结构尖晶石型γ -AlON的态密度和光学性质参数．结合表征电子结构的态密度, 分析了γ -AlON在0—30 eV范围内的复介电函数以及由其导出的折射率、反射谱、 吸收谱等．理论计算得出: γ -AlON零频介电常数ε₁(0)=2.60, 折射率n₀=1.61, 在红外到近紫外以及20.23 eV以上的紫外波段,其光吸收趋近于零, 表现为光学透明. 理论计算结果与相关实验数据相一致, 为γ -AlON在光学窗口及头罩材料等方面的应用提供了理论依据和参考.     

Fe_80_B_20_,Fe_80_Si_6_B_14_；金属玻璃中近邻原子间的相互作用

用转靶X 射线源及弯晶EXAFS 谱仪测定了价:Fe_80_B_20_及 Fe_80_Si_6B_14_ 金属玻璃中铁的X 射线K 吸收谱. 由EXAFS 谱确定了两种金属玻璃的近邻结构参量. 此外, 通过测定XANES 谱并与纯铁及其有关的化合物Fe_2_B , FeB 中铁的XANES 比较发现: 吸收边能量、“白线”结构等均出现一些变化, 表明两种金属玻璃的近邻原子Fe-B , Fe-s毛以及Fe-Fe 之间的相互作用比铁与硼所形成的稳定化合物中要强, 这对于决定金属玻璃的短程序结构具有重要的作用. 关键词：     

a-Al2O3（0001）表面弛豫及其对表面电子态的影响

在周期边界条件下的，k空间中，采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法，对最外表面终止层为单层Al的a-Al2O3超晶胞(2×2)(0001)表面结构进行了弛豫与电子结构计算研究．结果表明，最外表面Al-O层有较大的弛豫，明显地影响了表面原子与电子结构，布居分析表明表面电子有更大的几率被定域在O原子的周围，表现出O的表面态．进一步分析了表面弛豫前后表面电子密度、态密度变化，表面能级分裂主要来自于O的2p轨道电子态变化．通过对比弛豫前后的表面电子局域函数(ELF)图，分析了表面成键特性．     

Fe80B20,Fe80Si6B14金属玻璃中近邻原子间的相互作用

用转靶X射线源及弯晶EXAFS谱仪测定了Fe₈₀B₂₀及Fe₈₀Si₆B₁₄金属玻璃中铁的X射线K吸收谱。由EXAFS谱确定了两种金属玻璃的近邻结构参量。此外,通过测定XANES谱并与纯铁及其有关的化合物Fe₂B,FeB中铁的XANES比较发现:吸收边能量、“白线”结构等均出现一些变化,表明两种金属玻璃的近邻原子Fe-B,Fe-Si以及Fe-Fe之间的相互作用比铁与硼所形成的稳定化合物中要强,这对于决定金属玻璃的短程序结构具有重要的作用。 关键词：     

电子束诱导的纳米颗粒表面等离激元激发模拟

本文基于离散偶极子近似方法,发展出了一套计算任意纳米结构材料的电子能量损失谱的方法和程序. 模拟了在单个银纳米颗粒附近不同入射位置下的电子能量损失谱,其计算结果与实验能谱非常吻合. 虽然离散偶极子近似法早在很多年前就已经被应用到处理外加光场激发的情形,但这套方法才真正提供了一个研究电子束诱导金属纳米颗粒局域表面等离激元激发的计算工具.