Rh(111)表面NO分子对多层膜的原子结构

利用第一性原理研究了NO分子对[(NO)_2]分子链、分子单层膜,Rh(111)表面上的(NO)_2分子单层膜和多层膜的原子结构.(NO)_2分子单体在虚拟Rh(111)表面自组装成两个稳定的分子链,(NO)_2分子平行有序排列,氧原子和氮原子都呈现(100)和(111)结构.在虚拟Rh(111)-(1×3~(1/2))上,1.00 ML(molecular layer)覆盖度时,(NO)_2分子自组装成两个稳定的分子单层膜(M1和M2),分子膜M1中N-N键与衬底的夹角为70°-90°;分子膜M2中N-N键平行衬底.在M2/Rh(111)中,(NO)_2分子可吸附于顶位、fcc空心位和hcp空心位,通过电荷转移可解释两个空心位的稳定性强于顶位.Rh(111)表面(NO)_2分子多层膜系统中,(NO)_2分子垂直吸附于两个空心位,第一层是分子膜M2,N-N键平行于衬底,第二层及以上都是分子膜M1,N-N键与衬底夹角为70°-90°,分子膜真空层为0.31 nm±0.02 nm.     

Cu(100)表面CO分子单层膜的原子结构

利用第一性原理研究了覆盖度分别为1.00, 0.50和0.25 ML时CO分子单层膜在Cu(100)表面的吸附系统. 计算表明CO分子对不稳定. 获得了CO分子单层膜在虚拟Cu(100)表面的原子结构, 以及CO分子单层膜在Cu(100)表面吸附系统的原子结构. 当CO分子单层膜在Cu(100)表面的三个吸附位吸附, 覆盖度为1.00 ML时, 顶位和桥位都稳定, 而空心位不稳定; 覆盖度为0.50和0.25 ML时, 三个吸附位都稳定.比较吸附前后CO分子单层膜的原子结构, 可知CO分子和Cu(100)表面的相互作用强于CO分子单层膜之间的相互作用. 关键词： CO分子单层膜 自组装 CASTEP Cu(100)     

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.     

自组装硫醇分子膜电输运特性的导电原子力显微镜研究

在Au(111)表面自组装制备了不同链长的烷烃硫醇分子膜，并利用导电原子力显微镜研究了 自组装分子膜的输运特性随外加压力的变化.结果发现分子膜的电流随压力的增加而增大， 其变化特征可以较好地用Hertz模型描述.在相同压力和电压下，通过分子膜的电流随分子链 长的增加呈指数衰减，其衰减因子先随压力的增加而减小，后逐渐趋于稳定.此外，长链分 子自组装膜的电流随压力的变化比短链分子膜更为明显.分析表明，自组装硫醇分子膜输运 特征的压力依赖性主要源于电荷在分子膜中的链间隧穿过程. 关键词： 分子自组装 输运特性 原子力显微镜     

Au标蛋白自组装表面增强拉曼光谱的研究

采用免疫Au标技术,用尺寸大约在13 nm的Au胶体颗粒标记了人血清蛋白(Human IgG),然后将Au标蛋白复合体固定在通过三氨基三乙氧基硅烷和戊二醛自组装单膜的Si片上。这种方法在基底表面上不仅牢固地固定了单层Au纳米颗粒标记的蛋白分子复合体而且提高了复合体的表面覆盖度,保持了生物分子的结构。利用原子力显微镜(AFM)观察了Au标蛋白的自组装表面。实验结果表明Au标蛋白在Si片表面聚积形成一定的Au标蛋白分子的复合体“岛状”单层,并且在这些岛状单层上获得了很明显的标记蛋白的表面增强拉曼散射(SERS)信号。文章在Si表面自组装了Au标蛋白分子,获得了较好的蛋白分子的SERS信号,提供了一种研究蛋白分子的SERS活性基底。     

O在Au(111)表面吸附的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论，本文系统地研究了O在Au(111)表面上的吸附能、吸附结构、功函数、电子密度和投影态密度，给出了覆盖度从0.11ML到1.0ML的范围内，O的吸附特性随覆盖度变化的规律.研究发现O的稳定吸附位为3重面心立方(fcc)洞位，O在fcc洞位的吸附能对覆盖度比较敏感，其值随着覆盖度的增加而减小；O诱导Au(111)表面功函数的变化量与覆盖度成近线性关系，原因是Au表面电子向O偏移，形成表面偶极子；O—Au的相互作用形成成键态和反键态，且反键态都被占据，造成O—Au键很弱，O吸附能较小. 关键词： 表面吸附 Au(111)表面 密度泛函理论 电子特性     

硫醇自组装分子膜末端基团对其电荷输运特性的影响

在金(111)表面组装了具有不同末端基团的硫醇单层分子膜，并利用导电原子力显微镜研究了分子膜的电输运性质，发现不同末端基团的分子自组装膜的导电能力有明显差别.结合X射线光电子能谱，研究了末端基团中碳原子的结合能与相应硫醇分子电导的关系.结果表明不同末端基团分子膜导电能力的差别可归结为末端基团碳原子电子结合能的差异.结合能越高，末端基团电子的局域化程度越强，导致电子有效注入分子主链的势垒越高，从而减弱了分子膜对电子的输运能力.此外，实验还发现不同末端基团的硫醇单层分子膜有不同的表面电势，导致分子膜电流电压特性曲线的零点产生偏离. 关键词： 分子自组装膜 输运特性 末端基团 导电原子力显微镜     

Au钝化Si(100)表面的电子特性

用TB-LMTO方法研究单层的Au原子在理想的Si(100)表面的化学吸附.计算了Au原子在不同位置的吸附能,吸附体系与清洁Si(100)表面的层投影态密度, 以及电子转移情况.结果表明, Au原子在吸附面上方的A位(顶位)吸附最稳定, Au钝化Si(100)表面可以取得明显的钝化效果, 这一结论与实验事实相符合.     

Al吸附在Pt,Ir和Au的(111)面的低覆盖度研究

应用密度泛函理论,系统研究了Al原子在Pt(111),Ir(111)和Au(111)表面的桥位、顶位、三重面心立方(fcc)洞位和六角密排(hcp)洞位这四个典型位置的吸附情况. 主要计算了三吸附体系的几何结构、平均结合能和差分电荷密度,并系统讨论了相关原子的密立根电荷布居数和投影态密度.研究发现,对于Pt(111)和Ir(111)表面,Al原子在hcp洞位最稳定,但是对于Au(111)表面,Al原子在fcc洞位最稳定. 关键词： 吸附 密度泛函理论 结合能 电子结构     

Au(111)上烷烃硫醇SAMs表面应力的理论研究

应用已建立的关于金属表面吸附层中表面应力的统计热力学理论 ,计算了Au(111)上烷烃硫醇SAMs的表面应力及其与烷烃硫醇链长、吸附覆盖度的定量关系 .计算结果与实验相符 ,较好地解释了Berger等人的实验结果 ,特别是解决了在表面应力符号性质上理论与实验的矛盾 .在表面吸附层应力的多种物理起源中 ,通过底物的分子间作用力有着决定性的贡献 ,揭示了分子的吸附能间接地起着重要作用 .这与阴离子化学吸附体系Cl-/Au(111)的有关研究结果相同 .     

Density-functional study of Mo4S6 on Au(111)

The adsorption site and energetics of Mo₄S₆ on the unreconstructed (111) gold surface was determined by density-functional band-structure calculations. Mo₄S₆ adsorbs preferably via three S atoms at Au–Au bridging sites and three Mo atoms at adjacent threefold hollow sites of the Au(111) surface. The perfectly tetrahedral free cluster becomes trigonally distorted upon adsorption, which indicates the presence of attractive Au–S and Au–Mo interactions. The work of separation amounts to 4.2 eV including gradient corrections. Small peak shifts in the density of electronic states indicate electron transfer from Au to S states and from Mo to Au states, such that a Bader analysis yields a neutral cluster. Electron density difference maps, which visualize the electron redistribution between cluster and substrate in the interface region, show that the electron redistribution is confined to the cluster-surface contact region. PACS 61.46.+w; 73.22.-f; 72.20.-v     

He,Au离子辐照AuCu_3致元素表面偏析

采用磁控溅射方法在单晶硅(111)衬底上制备了AuCu_3薄膜,用2 MeV He离子和1 MeV Au离子对薄膜进行辐照,用卢瑟福背散射对He,Au离子辐照前后AuCu_3薄膜近表面的成分变化进行了分析,对不同离子辐照导致的表面元素偏析行为进行了研究.结果表明:当2 MeV He离子辐照时,随着辐照剂量增大,观察到样品近表面Au元素偏析的趋势;当1 MeV Au离子辐照时,随着辐照剂量增大,观察到样品近表面Cu元素偏析的趋势,与He离子辐照相反.通过对He,Au离子在样品中产生的靶原子空位及其分布分析,发现靶原子空位浓度分布的梯度是导致两种不同表面元素偏析趋势的原因,空位扩散是其中的主要机理.     

Structure of a CH3S monolayer on Au(111) solved by the interplay between molecular dynamics calculations and diffraction measurements

We have investigated the controversy surrounding the (sqrt[3] x sqrt[3]) R30 degrees structure of self-assembled monolayers of methylthiolate on Au(111) by first principles molecular dynamics simulations, energy and angle resolved photoelectron diffraction, and grazing incidence x-ray diffraction. Our simulations find a dynamic equilibrium between bridge site adsorption and a novel structure where 2 CH3S radicals are bound to an Au adatom that has been lifted from the gold substrate. As a result, the interface is characterized by a large atomic roughness with both adatoms and vacancies. This result is confirmed by extensive photoelectron and grazing incidence x-ray diffraction measurements.     

Adsorption sites in coadsorption systems determined by photoemission spectroscopy: K and CO coadsorbed on Rh(111)

The adsorption sites of coadsorbed K and CO on the Rh(111) surface have been determined using high-resolution core-level spectroscopy, low-energy electron diffraction and site-resolved photoelectron diffraction. For both a (2×2)-2CO–1K and a -6CO–1K structure, we find that the CO molecules occupy threefold hollow sites and the K atoms on-top sites, contrary to the adsorption sites of K (threefold hollow site) and CO (on-top site below 0.5 monolayers) if adsorbed alone on Rh(111). Deposition of K onto a CO precovered surface is found to induce large shifts towards lower binding energy of the C and O 1s core levels (0.7 eV for C 1s and 1.5 eV for O 1s). The major part of these shifts is shown to arise from the K-induced site change of the CO molecules. This finding may be of importance in the interpretation of XPS data of related co-adsorption systems. Finally, it is suggested that the C and O 1s binding energies provide useful fingerprints of the CO adsorption site also for co-adsorption systems.     

Theoretical study on adsorption of thiophenethiolate molecule on Au(1 1 1) surface

We have theoretically studied the adsorption of a thiophenethiolate (C₄H₃S-S) molecule on the Au(1 1 1) surface by first-principles calculations. It is found that the bridge site is the most stable adsorption site with the adsorption energy of 1.02 eV. In the optimized adsorption geometry, the bond between the head S atom and the connected C atom in the tail thiophene molecule is tilted by 57.2° from the surface normal. In addition, the adsorption of thiophenethiolate induces large relaxations of the surface Au atoms around it. Furthermore, weak interactions between the S atom in the tail thiophene ring and the Au atoms also contribute to the adsorption on the Au surface.     

Leed and Aes study of the Au/AuPb2 interface

The adsorption of lead on gold at room temperature in UHV conditions has been studied by LEED and AES. We review some of the data obtained on the Au(100), (111), and (110) faces, published elsewhere, and we give some new experimental results on the stepped Au(S) [n(100) × (111)] (with n = 3, 4, 5, and 6) faces. On all these faces, as lead is deposited on the gold substrate it first forms a monolayer of lead, then a compound AuPb₂. Using the LEED and Auger data we give a model of the epitaxy with a layer-by-layer growth mechanism. We propose a model which involves a transition alloy wich forms at the interface Au/AuPb₂. This model is in agreement with the LEED diagrams observed before the one corresponding to bulk AuPb₂. In the case of the epitaxy of lead on gold (100), we calculate the Auger peak-to-peak ] heights of the gold (72 eV) and lead (93 eV) transitions versus coverage. We obtain good agreement with the experimental data, assuming that the first and last layers of the alloy are lead monolayers and diffusion of lead in gold as well as gold in lead.     

不同覆盖度下丙硫醇在Au(111)面吸附的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了丙烷硫醇 (C₃H₇SH)在Au(111)面五种覆盖度(1/16, 2/16, 3/16, 4/16, 1/3) 下的未解离和解离吸附的结构、能量和吸附性质. 发现丙烷硫醇的倾斜角和吸附能均受覆盖度影响, 计算结果显示丙烷硫醇的倾斜角随着覆盖度的增大减小了6°–10°, 吸附能随覆盖度的增大减小了0.21 eV. 特别针对饱和覆盖度, 研究了三种可能的表面结构: (2√3×2√3 ight)R30°, 2√3×3和(3×3). 发现S–H键未解离时三种表面结构的吸附构型和吸附能基本一致; S–H键解离后, (2√3×2√3 ight)R30°和2√3×3结构的吸附能比以(3×3)结构的吸附能约高0.05–0.07 eV, 说明C₃H₇S在Au(111)面吸附时, 倾向于形成(2√3×2√3 ight)R30°和2√3×3结构. 此外, 采用DFT-D2方法对饱和覆盖度下C₃H₇SH分子在Au(111)面的吸附进行了范德华修正, 结果显示分子间相互作用使吸附物和Au表面的距离减小, 该相互作用对吸附能的修正值为0.53 eV, 修正后结果与实验结果接近. 关键词： 第一性原理 覆盖度 表面结构 范德华力     

铝和银在铱（111）宽范围吸附的稳定性、原子构型及电子特性研究

利用第一性原理密度泛函理论研究了铝和银在铱的111面的宽范围吸附特性。基于密度泛函理论计算了覆盖度在0.11ML到2.00ML的结构稳定性、原子构型及平均结合能。对于铝原子在铱111面的吸附,最稳定的结构是铝原子覆盖度为0.5ML位于密堆六方空位（hcp-hollow）,相应的结合能为-4.68eV;对于亚层铝原子的吸附,最稳定结构是铝原子覆盖度为1.00ML时位于octahedral位置,相应的结合能为-5.28eV。对于覆盖度为2.00ML的满覆盖度混合结构的表层及亚层吸附,最稳定结构是Al位于六方密堆及八方密堆位置,相应的结合能为-4.70eV。这意味着当铝原子以满覆盖度吸附在铱的111面上时,趋向于在铱的111面的亚层形成化学键,而非吸附于表层。相比于铝吸附在铱111面,银的吸附特性呈现出很大的不同,面心位置更为稳定,在覆盖度为0.25ML时其结合能为3.89eV,略微高出密堆六方位置处3.88eV的结合能。     

Gold at the Si(111)-Pd interface; modification of atomic interdiffusion

We present the results of an angle integrated photoemission (hv = 21.2eV) and Auger investigation of the effect of Au interlayers on the growth of the Si(111)-Pd interface. Gold does not remain totally blocked at the interface with increasing amounts of deposited Pd. As a consequence the same amount of Au (around 6 monolayers) acts as a promotor of Si-Pd mixing at low Pd coverages (below about 8 monolayers) and as an inhibitor at higher Pd coverages. The effect is dependent on the amount of Au so that Au at 10 monolayers is an inhibitor independent of the Pd coverage. The implications on the interface growth mechanism are discussed.     

铝和银在铱（111）宽范围吸附的稳定性、原子构型及电子特性研究

利用第一性原理密度泛函理论研究了铝和银在铱的111面的宽范围吸附特性。基于密度泛函理论计算了覆盖度在0.11ML到2.00ML的结构稳定性、原子构型及平均结合能。对于铝原子在铱111面的吸附,最稳定的结构是铝原子覆盖度为0.5ML位于密堆六方空位（hcp-hollow）,相应的结合能为-4.68eV;对于亚层铝原子的吸附,最稳定结构是铝原子覆盖度为1.00ML时位于octahedral位置,相应的结合能为-5.28eV。对于覆盖度为2.00ML的满覆盖度混合结构的表层及亚层吸附,最稳定结构是Al位于六方密堆及八方密堆位置,相应的结合能为-4.70eV。这意味着当铝原子以满覆盖度吸附在铱的111面上时,趋向于在铱的111面的亚层形成化学键,而非吸附于表层。相比于铝吸附在铱111面,银的吸附特性呈现出很大的不同,面心位置更为稳定,在覆盖度为0.25ML时其结合能为3.89eV,略微高出密堆六方位置处3.88eV的结合能。