Ba和Sr原子在ZnO(0001)表面吸附的密度泛函理论研究

我们采用密度泛函理论下的平面波赝势方法研究Ba和Sr原子在ZnO(0001)表面的吸附结构和性质,仔细研究了三个吸附位（T4, H3 and Top）。发现Ba和Sr吸附在表面的H3和T4位时,他们之间的结合能相差很小,且这两种金属更易于吸附在表面的T4位,我们把计算的结果与贵金属在ZnO(0001)表面的吸附行为及前人的实验结果进行了比较,理论上发现Ag和Au易于吸附在ZnO(0001)表面的H3位,而实验上观察到即使在很小吸附比的条件下ZnO(0001)表面上也能形成Cu的团簇结构,这主要是由于Cu和ZnO(0001)表面衬底强的相互作用所致。     

Ba和Sr原子在ZnO(0001)表面吸附的密度泛函理论研究（英文）

我们采用密度泛函理论下的平面波赝势方法研究Ba和Sr原子在ZnO(0001)表面的吸附结构和性质,仔细研究了三个吸附位(T_4,H_3和Top).发现Ba和Sr吸附在表面的H3和T4位时,他们之间的结合能相差很小,且这两种金属更易于吸附在表面的T_4位,我们把计算的结果与贵金属在ZnO(0001)表面的吸附行为及前人的实验结果进行了比较,理论上发现Ag和Au易于吸附在ZnO(0001)表面的H3位,而实验上观察到即使在很小吸附比的条件下ZnO(0001)表面上也能形成Cu的团簇结构,这主要是由于Cu和ZnO(0001)表面衬底强的相互作用所致.     

ZnO(0001)表面吸附B的电子结构和光学性质研究

采用基于密度泛函理论的总体能量平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似,对清洁ZnO(0001)表面及B/ZnO(0001)吸附体系进行了几何结构优化,计算了B/ZnO(0001)吸附体系的吸附能、能带结构、电子态密度和光学性质.计算结果表明:B在ZnO(0001)表面最稳定的吸附位置是T₄位.吸附后B/ZnO(0001)吸附体系表面带隙有所减小,表面态的组成发生变化,n型导电特性有一定程度的减弱,同时,对紫外光的吸收能力显著增强. 关键词： ZnO(0001)表面 B吸附 电子结构 光学性质     

Pd对O吸附在ZnO（0001）面上的影响的第一性原理研究

本文用第一性原理方法计算了Pd 在ZnO(0001)面上的吸附、Pd对O吸附的影响及Pd替代表面Zn原子能量的变化.结果表明：(1) Pd的吸附位置不随覆盖度变化,Pd稳定吸附位为H3位;(2)Pd在1/4单层吸附时比1个单层吸附时稳定;(3)Pd的存在增强了氧在ZnO(0001)面上的吸附,O原子可以扩散到Pd吸附层的下,Pd处于最上面, 具有催化作用.     

ZnO 极性表面及其N原子吸附机理的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理赝势法计算了ZnO极性表面的几何结构和电子结构特性,对比分析了ZnO(0001)和ZnO(0001)表面结构弛豫、能带结构、电子态密度及N吸附ZnO极性表面的形成能情况.计算结果表明: 相对于ZnO(0001)表面,ZnO(0001)表面受结构弛豫影响更加明显,而ZnO(0001)表面完整性更好.相对于体相ZnO结构,ZnO(0001)表面的能带带隙变窄,同时价带顶附近能级非局域性增强使晶体表面的导电性能变得更好;而ZnO(0001)表面的能带带隙变宽,由于O^{-关键词： 密度泛函理论 第一性原理 ZnO极性表面 N吸附}     

CH_3OH在ZnO(0001)表面的光催化解离（英文）

本文利用266 nm波长的激光及程序升温脱附的方法研究了甲醇在ZnO(0001)表面的光催化反应.TPD结果显示部分的CH_3OH以分子的形式吸附在ZnO(0001)表面,而另外一部分在表面发生了解离.实验过程中探测到H_2,CH_3~·,H_2O,CO,CH_2O,CO_2和CH_3OH这些热反应产物.紫外激光照射实验结果表明光照可以促进CH_3OH/CH_3O解离形成CH_2O,在程序升温或光照的过程中它又可以转变为HCOO~-.CH_3OH_(Zn)与OH_(ad)反应在Zn位点上形成H20分子.升温或光照都能促进CH_3O~·转变为CH_3~·.该研究对CH_3OH在ZnO(0001)表面的光催化反应机理提供了一个新的见解.     

Cs/GaN(0001)吸附体系电子结构和光学性质研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势方法计算了 1/4ML Cs原子吸附 (2 × 2) GaN(0001) 表面的吸附能、能带结构、电子态密度、电荷布居数、功函数和光学性质. 计算发现, 1/4ML Cs 原子在 GaN(0001) 表面最稳定吸附位为 N 桥位, 吸附后表面仍呈现为金属导电特性, Cs原子吸附GaN(0001)表面后主要与表面 Ga 原子发生作用, Cs6s 态电子向最表面 Ga 原子转移, 引起表面功函数下降. 研究光学性质发现, Cs 原子吸附 GaN(0001) 表面后, 介电函数虚部、吸收谱、反射谱向低能方向移动.     

赤铁矿和三羟铝石吸附Cu~(2+)的红外光谱研究

应用红外光谱法,研究了不同pH值和Cu2+浓度条件下,合成赤铁矿和三羟铝石吸附Cu2+后表面羟基结构及其特征吸收峰的变化。结果表明:(1)随Cu2+浓度增加,赤铁矿表面H—O—H和OH的变形振动参与了吸附反应,Cu2+强烈地缔结在Fe—O上,形成了Fe—O—(Cu)结构。(2)酸性条件下,H+破坏了赤铁矿表面的O—H结构,NO3-促使弱峰1 131 cm-1的产生。随pH值增大,赤铁矿表面OH-逐渐由伸缩振动转变为变形振动,Fe—OH和Fe3+—O2-结构不断发生改变。(3)三羟铝石对Cu2+的吸附发生在高波位,随Cu2+浓度增大,其表面游离羟基的O—H弯曲振动、水分子的OH-伸缩振动和H—O—H弯曲振动均参与了吸附反应,Al—O基中的Al3+渐被Cu2+取代从而加强了较低波位的振动强度。(4)随pH值增加,三羟铝石Al—OH的弯曲振动和Al—O的伸缩振动逐渐发生着改变,表明吸附Cu2+后,在其表面形成了AlOCu+与AlOCuOH结构。     

BTA在铜表面吸附的密度泛函理论研究

本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究了苯并三氮唑(BTA)分子吸附于铜表面的反应活性特征及其吸附在三种不同取向晶面时的电荷转移以及成键情况,结果表明：BTA分子的亲电和亲核活性中心为N(1)、N(2)和C(5),在铜表面垂直吸附时为化学吸附,Cu原子的最外层价电子转移到N(2)原子上,两者形成配位键;BTA分子在三种不同取向的铜表面吸附时的吸附能大小为：Cu(110)_x>Cu(100)_x>Cu(111)_x(x=T、B、H),T表示顶位,B表示桥位,H表示空位;BTA吸附在Cu(111)面的转移电荷量：T(顶位)>B(桥位)>H(空位).     

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．     

Adsorption of Ag and Au atoms on wurtzite ZnO (0001) surface

We perform first-principles calculations to investigate various surface structures in the absorption of Ag and Au atoms on wurtzite ZnO (0001) surface. The results show that both Ag and Au atoms prefer to be absorbed on the H₃ sites (the center of Zn–O ring) of the surface, and the most favorable monolayer (ML) coverage is 1. The calculated electron structure shows that the Ag- and Au-adsorbed ZnO (0001) surfaces exhibit metallic characteristics even the ML coverage of the adatoms is very low. Finally, the work functions of Ag- and Au-adsorbed ZnO (0001) surfaces are calculated and discussed for the first time in the present work.     

TiC-和TiN-(001)表面吸附性能的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论系统研究了碳化钛(TiC)和氮化钛(TiN)非极性(001)表面吸附气体分子和原子的性能。鉴于这些材料拥有不同的电子结构特征,发现受电子的CO分子或未饱和的O和H原子在TiC(001)和TiN(001)表面吸附于不同的活性位点,而供电子的NH3和H2O气体分子或完全饱和的O2和H2分子仅倾向与两个表面的金属原子位点结合。这些吸附特性可能与此类材料表面的电子结构有关。     

Theoretical study of interaction between atoms of Au, Ag, Cu and clean Si(1 1 1) surface

To evaluate the interactions between the atoms of Au, Ag and Cu and clean Si(1 1 1) surface, two types of silicon clusters Si₄H₇ and Si₁₆H₂₀ together with their metal complexes were studied by using hybrid (U)B3LYP density functional theory method. Optimized geometries and energies on different adsorption sites indicate that: (1) the binding energies at different adsorption sites are large (ranging from 1.2 to 2.6 eV depend on the metal atoms and adsorption sites), suggesting a strong interaction between metal atom and silicon surface; (2) the most favorable adsorption site is the on top (T) site. Mulliken population analysis indicated that in the system of on top (T) site, a covalent bond is formed between metal atom and dangling bond of surface Si atom.     

First-principles study of Ar adsorptions on the （111） surfaces of Pd, Pt, Cu, and Rh

In the present paper we give a detailed report on the results of our first-principles investigations of Ar adsorptions at the four high symmetry sites on M （111） （M =Pd, Pt, Cu, and Rh） surfaces. Our studies indicate that the most stable adsorption sites of Ar on Pd （111） and Pt （111） surfaces are found to be the fcc-hollow sites. However, for Ar adsorptions on Cu （111） and Rh （111） surfaces, the most favorable site is the on-top site. The density of states （DOS） is analyzed for Ar adsorption on M （111） surfaces, and it is concluded that the adsorption behavior is dominated by the interaction between 3s, 3p orbits of Ar atoms and the d orbit of the base metal atoms.     

Substrate mediated stabilization of methylphosphonic acid on ZnO non-polar surfaces'

The adsorption of methylphosphonic acid (MPA, formula CH₃–PO₃H₂) on ZnO(10-10) surfaces has been investigated by first-principles density-functional total energy calculations. We show that substrate mediated interactions between co-adsorbates can significantly affect the binding energy of MPA on the ZnO surface, which leads to a preferential molecular dimer assembly along the polar [0001] direction (i.e. along the Zn–O dimer direction). We propose that this is caused by a local charge compensation mechanism due to the relaxation of the ZnO surface and suggest that this concept can be applied to other adsorbates on metal oxide surfaces with metal–oxygen dimers.     

第一性原理研究O2和H2O在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附行为

运用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了O2和H2O单分子在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附行为。吸附位点主要考虑了表面的Zn顶位和Zn桥位,同时也考虑了其它可能的吸附行为。对于O2在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附设计了9个模型,H2O在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附设计了12个模型。通过形成能计算发现,O2在表面上的吸附为正值,H2O的吸附为负值。O2和H2O单分子在表面上发生分子吸附,未见解离形态。对于O2吸附最稳定的结构是O2分子与表面相邻的Zn原子形成了Znslab1-Oads1-Oads2-Znslab2桥连键。其它较为稳定的结构是Oads1原子迁移到下一个表面重复晶胞的O原子位置附近,在表面上形成了Znslab1-Oads1键,同时Oads2原子扩散至表面沟渠上方。对于H2O吸附,不论以何种方式吸附结构都比较稳定。其中最稳定的构型是Oads迁移到下一个表面重复晶胞的O原子位置附近,形成了Znslab1-Oads键以及Oslab3-H氢键。另外较稳定的构型是Oads迁移到ZnO (101 ̅0)表面台阶上方,形成了Znslab1-Oads键以及Oslab1-H氢键。     

Cl原子在γ-TiAl(111)表面吸附的第一性原理研究

基于密度泛函理论,在广义梯度近似下研究了Cl在γ-TiAl(111)表面的吸附.计算结果表明:γ-TiAl(111)表面的面心立方位置(fcc)和六角密排位置(hcp)为Cl吸附的稳定位置,当覆盖度Θ小于一个单层(ML)时,Cl原子倾向于吸附在γ-TiAl(111)表面近邻为多Ti的位置.电子结构分析发现,Cl原子同表面金属原子形成较强的离子键,并且成键具有一定的方向性.当Cl原子和O原子共同在γ-TiAl(111)表面吸附时,二者都趋