用中能电子向前散射图像研究表面原子结构

从中能电子向前散射产生的实空间图像研究了Cu（111）1×1，Si（111）（3^1/2×3^1/2）R30°-In及Ge（111）（3^1/2×3^1/2）R30°-Ag的表面结构．Cu（111）1×1的图像不仅说明表面有三重旋转轴对称性，而且还表明fcc结构一直保持到最表面一层原子．Si（111）（3^1/2×3^1/2）R30°-In表面的图像说明In原子占据T4位，而不是H3位．Ge（111）（3^1/2×3^1/2）R30°-Ag的图像说明HCT模型是正确的．这些成功的应用说明从中能电子向前散射图像可以直观而且快捷地获得表面结构类型的可靠信息，而无需类似于低能电子衍射（LEED）表面结构分析那样的复杂计算 关键词：     

Na在Si(111)表面(3×1)有序吸附结构的光电子能谱研究

分析了Si(111)7×7表面上Na(3×1)有序吸附的同步辐射光电子能谱的变化,并与Paggel等的扫描隧道显微镜和光电子能谱比较,得出Na吸附在类余留原子(rest atom)的位置,支持Mnch的模型,与室温下无序吸附Na的光电子能谱相比较,得出Na-Si界面肖特基势垒形成是由Na与Si原子之间的相互作用决定,与表面构形是否有序关系不大,势垒高度与MIGS理论预计值相符。     

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：     

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.     

Si(111)表面吸附氢会形成双氢化相吗?

用热脱附谱研究了原子氢在Si(111)表面的吸附,得到了两个吸附状态。从脱附谱特性同Si(100)/H系统的相似性,可以推测氢在Si(111)表面也存在单氢化相和双氢化相两种状态。单氢化相主要是顶位吸附所形成的,而双氢化相的形成则可以用McRae所提出的Si(111)(7×7)表面原子结构的三角形二聚物层错模型来解释。 关键词：     

金属在半导体表面上的吸附

对近年来金属在半导体表面上吸附的理论和实验进展进行了评论。着重讨论了亚单层覆盖体系中存在的争议之处及最新进展。贵金属在Si（111）表面上的吸附，情况相当复杂。例如对Ag/Si(111)，虽然理论和实验 上提出了许多模型，但目前还存在许多争议，尚没有定论。还讨论了碱金属和稀土金属在Si表面上的吸附。对K在Si(100)表面及K和O在Si（100）表面上的共吸附模型进行了详细讨论。另外，对碱金属在GaAs表面上的吸附的一些最新的结果进行了讨论。     

一种改进的运动学低能电子衍射和数据平均方法在Si(111)31/2×31/2-Al表面上的应用

本工作运用运动学低能电子衍射和数据平均方法(KLEED和CMTA),对Si(111)3^1/2×3^1/2-Al表面的原子结构进行研究。在大的参数范围内对T₄和H模型进行优化后,发现T₄模型与实验符合得更好(R_VHT=0.158),并且定出Al原子和最上面六层Si原子的位置。该模型中所有键长相对于体内值的变化都在5％以内。它与由全动力学低能电子衍射(DL-EED)分析得到的模型完全相符。这一成功的应用再次表明改进后的KLEED和CMTA方法是一种简单、实用、可靠的表面结构分析手段,用它对一些很复杂的表面进行结构分析已成为可能。 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。     

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 (1 0 0 )2 ×l 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 × l) 转变成Si( 10 0 )一L i(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。 关键词：     

3C-SiC(001)-(2×1)表面原子与电子结构研究

采用广义梯度近似的密度泛函理论方法计算了3C-SiC（001）-（2×1）表面的原子及电子结构．计算结果表明,3C-SiC（001）-（2×1）表面为非对称性的Si二聚体模型,其二聚体的Si原子间键长为0.232 nm．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3C-SiC（001）-（2×1）表面呈金属性．在带隙附近存在四个表面态带,一个位于费米能级附近,一个位于费米能级以上5 eV处,另外两个位于费米能级以下的价带中． 关键词： 碳化硅 密度泛函理论计算 原子结构 电子结构     

First-Principles Calculations of Atomic and Electronic Properties of T1 and In on Si（111）

The atomic and electronic structures of T1 and In on Si（111） surfaces are investigated using the firstprinciples total energy calculations. Total energy optimizations show that the energetically favored structure is 1/3 ML T1 adsorbed at the T4 sites on Si（111） surfaces. The adsorption energy difference of one T1 adatom between （√3 × √3） and （1 × 1） is less than that of each In adatom. The DOS indicates that TI 6p and Si 3p electrons play a very important role in the formation of the surface states. It is concluded that the bonding of TI adatoms on Si（111） surfaces is mainly polar covalent, which is weaker than that of In on Si（111）. So T1 atom is more easy to be migrated than In atom in the same external electric field and the structures of T1 on Si（111） is prone to switch between （√3 × √3） and （1 × 1）.     

Ag/Si（111）超薄膜光学二次谐波强度变化与结构相变研究

在130-830K温度范围内,系统研究了Si（111）-√3×√3-Ag和Si（111）-3×1-Ag超薄膜重构表面的光学二次谐波的温度依赖性,分析了信号强度的变化和表面结构之间的关联.结果表明,对于Si（111）-3×3-Ag结构薄膜表面而言,在130K到320 K的温度范围内,表面光学二次谐波信号强度的变化中没有出...     

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 .     

Si衬底上ZnSe外延膜的低压MOCVD生长

以硒化氢（H2Se）和二甲基锌为源材料，生长温度是300℃时，用低压金属有机化学气相沉积（LP－MOCVD）系统在Si(111)衬底上外延生长了ZnSe薄膜。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜的能量色散（EDS）以及光致发光（PL）实验验证ZnSe外延膜的质量，在X射线衍射谱中只有一个强的ZnSe(111)面衍射峰，这说明外延膜是（111）取向的单晶薄膜，在能量色散谱中除了Si,Zn和Se原子外，没有观测到其他原子，说明ZnSe外延膜中杂质含量较少。ZnSe外延膜中Zn/Se原子比接近1，有较好的化学配比。在ZnSe外延膜的77K光致发光谱中没有观测到与深中心发射相关的发光峰，表明ZnSe外延膜的晶格缺陷密度较小。77K时的近带边发射峰447nm在室温时移至465nm附近。     

CdTe(111)表面碱金属吸附的电子结构特性研究

从理论和实验两个方面对ＣｄＴｅ（１１１）表面碱金属吸附的电子结构特性进行了研究．实验结果表明碱金属Ｋ在ＣｄＴｅ（１１１）表面吸附是Ｃｄ替位吸附，它影响了ＣｄＴｅ（１１１）表面的表面态分布，产生了费密钉扎现象．在理论方面，首先采用线性糕模轨函数（ＬＭＴＯ）方法对ＣｄＴｅ（１１１）表面的Ｋ吸附电子结构特性作了研究，得出了与实验符合的结果．对碱金属在ＣｄＴｅ（１１１）表面的吸附电子结构特性系统对比研究表明ＣｄＴｅ（１１１）表面的碱金属吸附特性不仅受碱金属原子序数的影响，而且与碱金属原子的内层电子组态有关 关键词：     

Si6N2团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论（DFT）中的杂化密度泛函B3LYP方法，在6—31G（d）的水平上对Si6N2团簇的可能结构进行了几何结构优化和电子结构计算，得到了16个可能的异构体．Si6N2团簇的最稳定结构是有4个Si-N键和4个Si—Si键的三维结构．自然键轨道方法分析成键性质的结果表明，Si—N键中Si原子向N原子有较大的电荷转移，因此Si-N原子间有较强的电相互作用；最强的IR和Raman谱峰分别位于1359．14cm^-1和1366．29cm^-1处；并计算了Si6N2团簇的最稳定结构的极化率和超极化率．     

NH3在Ni/Pt(111)和Ni/WC(001)表面上分解的第一性原理研究

采用密度泛函理论和slab模型,研究NH₃在Ni单原子层覆盖的Pt（111）和WC（001）表面上的物理与化学行为,计算了Ni单原子覆盖表面的电子结构以及NH₃的吸附与分解.表面覆盖的单原子层中,Ni原子的性质与Ni（111）面上的Ni原子明显不同.与Ni（111）相比,Ni/Pt（111）和Ni/WC（001）表面上Ni原子dz²轨道上的电子更多地转移到了其它位置,该轨道上电荷密度降低有利于NH₃吸附.在Ni/Pt（111）和Ni/WC（001）面上NH₃吸附能均大于Ni（111）,NH₃分子第一个N-H键断裂的活化能则明显比Ni（111）面上低,有利于NH₃的分解,吸附能增大使NH₃在Ni/Pt（111）和Ni/WC（001）面上更倾向于分解,而不是脱附.N₂分子的生成是NH₃分解的速控步骤,该反应能垒较高,说明N₂分子只有在较高温度下才能生成.WC与Pt性质相似,但Ni/Pt（111）和Ni/WC（001）的电子结构还是有差异的,与Ni（111）表面相比,NH₃在Ni/Pt（111）表面上分解速控步骤的能垒降低,而在Ni/WC（001）上却升高.要获得活性好且便宜的催化剂,需要对Ni/WC（001）表面做进一步改进,降低N₂分子生成步骤的活化能.     

Si/ZnS极性界面能带偏移的同步辐射光电子能谱研究

用同步辐射光电子能谱测量了Si/ZnS（111）及（100）异质结的价带偏移ΔE_v．对于Si/ZnS（111）及（100）两界面，ΔE_v的实验结果均为（1.9±0.1）eV，与已有理论预期值相当符合，但与Maierhofer所报告的ZnS/Si（111）异质结测量结果之间则存在明显差别．该实验结果表明对于Si/ZnS极性界面，互逆性规则（commutativity rule）可能不成立，就此进行了讨论． 关键词：     

Cu在Zr掺杂CeO2(111)面吸附特性的第一性原理研究

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波方法和具有三维周期性边界条件的超晶胞结构模型,用第一原理计算方法,计算并分析了Cu在Zr掺杂的CeO2(111)面吸附所形成的Cu/ Ce0.75Zr0.25O2(111)界面体系的吸附能、吸附结构和电子结构。结果表明：（1）Cu在Ce0.75Zr0.25O2(111)面上次层O的顶位,且邻近Zr原子的吸附位置的吸附能最大,吸附最强;（2）Zr的掺杂增强了Cu与CeO2衬底的作用;（3）Cu的吸附,在CZ(111)面的O2p-Ce4f态之间引入了新的间隙态,这些间隙态主要来自于Cu3d与衬底O2p的杂化作用,这是Cu与CeO2/ZrO2有较强作用的主要原因;（4）吸附的Cu被Ce0.75Zr0.25O2氧化为Cuδ+,并伴随着表面Ce4+ → Ce3+的转化,该反应可以总结为：Cu/Ce4+→ Cu δ+/Ce3+。