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).     

密度泛函理论研究碱金属原子在完美氧化镁(001)表面的吸附

基于平面波赝势法的密度泛函理论系统地研究了孤立碱金属原子(锂、钠、钾、铷、铯)在完美氧化镁(001)表面的吸附. 锂在氧位表面上的吸附能是0.72 eV,大约是其它碱金属的3倍. 锂和表面氧之间较强的相互作用主要是来源于共价键的作用,这可由态密度和差分电荷密度的分析所证实. 讨论碱金属在MgO(001)表面吸附的成键机理.     

α-Al2O3(0001)表面原子缺陷对ZnO吸附影响

采用基于密度泛函理论的分子动力学方法，对α-A12O3(0001)表面A1，O原子空位缺陷及其对ZnO吸附进行了理论计算．电子局域函数显示了表面空位处的电子密度变化，表面Al原子空缺处有非常明显的缺电子区域，悬挂键临近O的电子密度增大，有利于对Zn的吸附；O原子空缺处的Al原子处存在孤立电子，其ELF值为0．05-0．3，将有利于同电负性较大的O或O^2-结合．通过吸附动力学模拟与体系能量的计算发现，表面缺陷显著增强了表面的化学吸附，空缺原子处都被吸附原子填补，吸附结合能远大于单晶表面的情况．在Al空缺的表面，由于ZnO的O与表面O形成双键，破坏了α-Al2O3(0001)表面O六角对称结构，减小了O的表面扩散，从而不利于规则的ZnO薄膜生长．相反，O的空缺表面，弥补了α-Al2O3(0001)表面O空位缺陷，不影响基片表面O六角对称结构．     

表面非金属掺杂对锐钛矿相TiO_2(101)面吸附NH_3特性的影响

采用基于密度泛函理论(DFT-D)体系下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了被不同非金属(B、C、N、F)掺杂的TiO_2(101)表面吸附NH_3的特性与作用机理.研究发现:被非金属掺杂后的表面对NH_3的吸附效果要优于未掺杂表面.不同元素掺杂对比发现:C掺杂后的表面吸附能最大,稳定后吸附距离最小,为最稳定吸附结构.通过Mulliken电荷分布和分态密度的分析,得到了不同吸附条件下NH_3在TiO_2掺杂表面的催化氧化还原作用机理,并发现各模型吸附能的不同是由于掺杂(X)位原子与NH_3分子的相互作用强弱不同所造成.掺杂原子在费米面附近的电子态密度贡献越强,掺杂原子与NH_3分子电荷转移的净值越小,吸附距离越小,吸附能越大,吸附更稳定.     

表面非金属掺杂对锐钛矿相TiO2(101) 面吸附NH3特性的影响

采用基于密度泛函理论(DFT-D)体系下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了被不同非金属（B、C、N、F）掺杂的TiO2(101)表面吸附NH3的特性与作用机理。研究发现：被非金属掺杂后的表面对NH3的吸附效果要优于未掺杂表面。不同元素掺杂对比发现：C掺杂后的表面吸附能最大,稳定后吸附距离最小,为最稳定吸附结构。通过Mulliken电荷分布和分态密度的分析,得到了不同吸附条件下NH3在TiO2掺杂表面的催化氧化还原作用机理,并发现各模型吸附能的不同是由于掺杂（X）位原子与NH3分子的相互作用强弱不同所造成。掺杂原子在费米面附近的电子态密度贡献越强,掺杂原子与NH3分子电荷转移的净值越小,吸附距离越小,吸附能越大,吸附更稳定。     

表面非金属掺杂对锐钛矿相TiO2(101) 面吸附NH3特性的影响

采用基于密度泛函理论(DFT-D)体系下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了被不同非金属（B、C、N、F）掺杂的TiO2(101)表面吸附NH3的特性与作用机理。研究发现：被非金属掺杂后的表面对NH3的吸附效果要优于未掺杂表面。不同元素掺杂对比发现：C掺杂后的表面吸附能最大,稳定后吸附距离最小,为最稳定吸附结构。通过Mulliken电荷分布和分态密度的分析,得到了不同吸附条件下NH3在TiO2掺杂表面的催化氧化还原作用机理,并发现各模型吸附能的不同是由于掺杂（X）位原子与NH3分子的相互作用强弱不同所造成。掺杂原子在费米面附近的电子态密度贡献越强,掺杂原子与NH3分子电荷转移的净值越小,吸附距离越小,吸附能越大,吸附更稳定。     

碱金属在GaAs(110)表面上的吸附

本文讨论Li,Na,K,Cs在GaAs(110)表面上的吸附,考虑理想表面和弛豫表面两种情况。计算采用集团模型,用电荷自洽的ExtendedHucheltheory(缩写为EHT)方法进行。结果表明,吸附后表面原子趋向于理想位置,碱金属原子位于垂直于表面沿[001]方向横跨表面Ga原子的对称平面上。碱金属吸附后的费密能级在价带顶以上约0.7eV处,是由表面Ga原子与碱金属原子间的相互作用决定的。而在价带中碱金属原子主要与表面As原子成键。 关键词：     

第一性原理计算Ni原子吸附在Al(111)表面原子结构和电子态(英文)

利用密度泛函理论和广义梯度近似研究镍吸附在Al(111)表面.在覆盖率为0.25ML下,分析了Ni吸附在Al(111)表面的面心立方洞位、六角密排洞位、顶位和桥位四个高对称位的原子结构和吸附能.比较不同高对称位的吸附能发现,六角密排洞位的吸附能最大,是5.76eV,是最稳定的吸附位置.详细讨论了两个最低能量结构-三重洞位的电子结构、功函数、表面偶极距和Ni-Al键的特性.在费米能级附近,Ni-3d和Al-3s,3p轨道产生杂化,形成金属间化合键.由于吸附导致双金属体系表面偶极距和功函数的变化.我们发现:Ni原子与Al(111)表面原子间成建主要是共价键,没有表现出明显的静电荷跃迁,相应的产生非常小的表面偶极距.与面心立方洞位相比,六角密排洞位在费米能级附近产生较低的态密度,在键态附近产生较大的杂化.     

CHx(x=2~4)在Fe(110)表面吸附的DFT研究

采用密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,对物种CHx(x=2~4)在Fe(110)表面的top,hcp,SB和LB位的吸附模型进行了结构优化、能量计算,得到了各物种较有利的吸附位;并对最佳吸附位进行密立根电荷和总态密度分析。结果表明：CH4在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是SB位,吸附能别是-38.14 kJ•mol-1,CH3在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是top位,吸附能别是-171.78 kJ•mol-1,而CH2在Fe(110)表面的最稳定吸附位hcp的吸附能是-342.43 kJ•mol-1;CH3 和CH2两物种与金属表面成键,属于化学吸附。     

CHx(x=2~4)在Fe(110)表面吸附的DFT研究

采用密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,对物种CHx(x=2~4)在Fe(110)表面的top,hcp,SB和LB位的吸附模型进行了结构优化、能量计算,得到了各物种较有利的吸附位;并对最佳吸附位进行密立根电荷和总态密度分析。结果表明：CH4在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是SB位,吸附能别是-38.14 kJ•mol-1,CH3在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是top位,吸附能别是-171.78 kJ•mol-1,而CH2在Fe(110)表面的最稳定吸附位hcp的吸附能是-342.43 kJ•mol-1;CH3 和CH2两物种与金属表面成键,属于化学吸附。     

Oxygen adsorption and the surface electronic structure of GaAs (110)

The surface electronic structure of cleaved GaAs (110) is found to be very sensitive to small amounts of adsorbed oxygen. For example, adsorbing oxygen on only a few percent of the surface Ga or As atomic sites can produce changes of a factor of two in the surface electronic structure. Thus, long range effects must be involved, and these are associated with rearrangement of the surface atoms.     

A LEED investigation of Xe adsorption on W(110)

Four ordered LEED patterns are observed for Xe adsorption on W(110) for temperatures between 77 and 90 K. A (2 × 2) structure with an area per Xe atom of 28.3 Ų is transformed into two coincidence structures which correspond to a disordered (100) Xe layer. The area per Xe atom in these structures is 17.6 and 20.2 Ų. Xe adsorption on oxygen covered W(110) leads to one-dimensional disorder in the structures observed on clean W(110) without the formation of new structures.     

The oxidation of the GaAs (110) surface

It is demonstrated that, contrary to previous proposals, Ga surface atoms are already involved in the oxidation process for the lowest observable oxygen coverages (0.01 monolayer). A similar involvement of As atoms could not be readily ascertained experimentally, although it is to be expected from energetic considerations. An oxidation model consisting of multiple bridge bonds to both Ga and As surface atoms is proposed, which is consistent with diverse experimental data for the GaAs(110) surface.     

The surface geometry of GaAs(110)

Results of a fully dynamical low-energy electron diffraction calculation show that the GaAs(110) surface reconstructs with a top-layer tilt-angle of 27° ≤ ω ≤ 31°. The smaller tilt angle 7° ≤ ω ≤ 10° reported earlier is outside the error limits of the analysis and can be clearly ruled out. The results are independent of which R-factor or which set of existing experimental data is used. Lateral shifts larger than 0.1 Å for the surface atoms are necessary to obtain acceptable agreement with the measured intensity spectra.