用低能电子衍射研究GaAs(110)表面的弛豫

用低能电子衍射研究了GaAs(110)表面的弛豫。发现当理论与实验之间符合得最好时,得到的结构是,保持表面上As—Ga键长不变用一个27.32°±0.24°的旋转角(ω),使As原子向外移动0.10±0.02?,Ga原子向内移动0.55±0.02?,而从Ga到第二层时空间为d₂=1.45±0.01?,从第二层Ga到第三层的空间为d₃=2.01±0.01?。对此结构As的背键长l_As=2.43±0.01?(收缩0.56％),而Ga的背键长l_Ga=2.253±0.004?(收缩8.0％)。 关键词：     

N_2在单原子催化剂Ir/MoS_2表面上吸附的第一性原理研究

利用密度泛函理论,在slab模型下,研究N_2在单原子催化剂Ir_1/MoS_2上的吸附行为,结果表明,N_2的优势吸附位为Ir原子的顶位,构型为垂直向下,吸附能达到1.57 eV,是化学吸附.电子结构说明主要是吸附N原子的2Pz轨道在Z方向上与Ir的5d_z~2、5d_(xz)、5d_(yz)、6P_z混合得以使N_2稳定吸附在Ir原子上.     

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：     

表面Cu原子间相互作用对Cu(001)表面跳跃扩散行为的影响

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势，利用准静态分子动力学模拟研究了Cu原子在Cu(001)表面吸附所导致的基体晶格畸变以及对其附近的另一个吸附原子自扩散行为的影响.研究结果表明，吸附原子的存在可以导致多达10层的Cu基体晶格产生畸变.两个吸附原子所产生的晶格畸变应力场之间的相互作用，可以导致吸附原子运动活性的增加.通过比较同一路径上往返跳跃扩散势垒的差异发现，在原子间相互作用势的有效距离之外，两个吸附原子的扩散行为可以认为是存在晶格畸变应力场相互作用的两个独立吸附原子的扩散；在原子间相互作用势的有效距离之 关键词： 表面吸附原子 晶格畸变 表面二聚体 扩散     

ATLEED研究6H-SiC(0001)-(3×3)R30°重构表面

低能电子衍射(LEED)对6H-SiC(0001)-(3×3)R30°表面的研究结果表明,该表面有1/3单层的Si原子吸附在T4空位上与第一个SiC复合层中的三个Si原子键接,它们之间的垂直距离为0.171nm.通过对该表面10个非等价垂直入射衍射束的自动张量低能电子衍射(ATLEED)计算,得到“最佳结构”由于表面SiC复合层堆积顺序不同而产生的三种表面终止状态(surface termination)的混合比例为S1∶S2∶S3=15∶15∶70,理论计算与实验I-V曲线比较得到可靠性因子RVHT=0.165,RP=0.142,表明表面生长符合能量最小化的台阶生长机制.     

用能带理论研究GaAs(111)—(2×2)表面的原子结构

本文提出了一个由低能电子衍射能带理论计算所确定的GaAs(111)—(2×2)表面的空位模型。发现第一层间距d_1=0.203±0.005A(收缩75％±0.005A),第二原子层间距d_2=2.71±0.04A(膨胀11％±0.04A)和第三层间距d_3=0.78±0.02A(收缩4.4％±0.02A)。对此结构,在表面的As—Ga键长l_(AS_1)-Ga_1=2.449±0.001A,As的背键长l_(AS_1)-Ga_2=2.450±0.002A,其键角(α)为120.06°±0.04°,而悬挂键P的角(β)为93.56°±0.03°。     

NiTi(110)表面氧原子吸附的第一性原理研究

为了研究给定的NiTi的表面氧化过程,在保持体系中Ni和Ti原子总数相等的条件下,构建了一系列Ti原子在表面反位的c(2×2)-NiTi(110)缺陷体系,并利用第一性原理计算研究了氧原子在各种NiTi(110)反位缺陷体系的吸附行为以及表面形成能.计算结果表明:吸附氧原子的稳定性与表面Ti原子的富集程度有很大的关联性,体系表面Ti原子富集程度越高,氧原子吸附的稳定性越高;当覆盖度较高时,由于氧原子的吸附,可使Ni和Ti原子在表面出现反位.在富氧条件(μ_o≥-9.35 eV)下,氧原子在表面第1层中的全部Ni原子与第3层全部Ti换位的反位缺陷体系上的吸附最稳定,此时随着氧原子的吸附,表面上的Ti原子升高,导致向上膨胀生长形成二氧化钛层,且在其下方形成富Ni层,由此可合理地解释实验上发现NiTi合金氧化形成二氧化钛层的可能原因.     

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).     

ATLEED研究6H-SiC(0001)(3~(0.5)×3~(0.5))R30°重构表面

低能电子衍射 (LEED)对 6H SiC(0 0 0 1) (3× 3)R30°表面的研究结果表明 ,该表面有 1/3单层的Si原子吸附在T4 空位上与第一个SiC复合层中的三个Si原子键接 ,它们之间的垂直距离为 0 171nm .通过对该表面 10个非等价垂直入射衍射束的自动张量低能电子衍射 (ATLEED)计算 ,得到“最佳结构”由于表面SiC复合层堆积顺序不同而产生的三种表面终止状态 (surfacetermination)的混合比例为S1∶S2∶S3 =15∶15∶70 ,理论计算与实验I V曲线比较得到可靠性因子RVHT=0 .16 5 ,RP=0 .142 ,表明表面生长符合能量最小化的台阶生长机制     

Ge(112)-(4×1)-In表面重构的原子结构

用扫描隧道显微镜(STM)研究了亚单层In原子引起的Ge(112)-(4×1)-In表面重构.结合随偏压极性不同而显著不同的STM图象和相应的“原子图象”,为这个重构提出了一个原子结构模型,供进一步研究参考.其中,In原子的吸附位置与它在Si(112)表面的吸附位置一致,但与Al原子和Ga原子在Si(112)表面的吸附位置不同.这个吸附位置的不同主要是由In原子较长的共价键键长引起的 关键词： 表面结构 In Ge 扫描隧道显微镜(STM)     

无序二元合金(NixCu1-x)不同解理面上O吸附对Cu偏析的影响

应用计算机编程构造出了存在和不存在表面偏析的无序二元合金NixCu1-x(x=0.4)(100)表面及(110)表面的原子集团模型,然后按覆盖度θ=0.5,构造出了O吸附后的原子集团模型,应用Recursion方法计算了O在NixCu1-x(存在偏析和不存在偏析时)无序二元合金(100)和(110)表面吸附的电子结构.由此得出:1)O吸附使合金表面态密度峰降低,带宽加宽,并且表面Ni原子的d电子与吸附质O原子的s,p电子的共价作用比Cu更强烈;2)O吸附在NixCu1-x(x=0.4)(110)表面比(100)表面更稳定;3)O的吸附抑制了Cu在表面富集,且这种作用主要表现在表面一层.     

ZrMn2（110）表面结构及吸氢机理的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法,研究了ZrMn2（110）清洁表面结构和氢原子在表面的吸附。弛豫表面结构的计算结果表明表面结构的最表层为曲面,且表面结构的原子间隙变小。由1Zr2Mn原子组成的空位是氢原子吸附在ZrMn2（110）表面的最佳吸附位,吸附能为3.352 eV,氢原子吸附后离表面的距离为1.140 Å。Mulliken电荷布居分析表明吸附的氢原子与表面原子的相互作用主要是接近氢原子的第一层原子与氢原子的相互作用。过渡态计算表明被吸附的氢原子进入表面内部需克服的最大势垒为1.033 eV。     

氧原子在银原子簇表面吸附重构的DFT研究

选取三层原子簇模型模拟Ａｇ（１１０）表面,采用量子化学的电子密度泛函方法（ＤＦＴ）研究了氧原子吸附在Ａｇ（１１０）表面而引起银天面的多种重构现象。通过计算体系结合能优化得到吸附后体系的表面几何构型,并给出了相关的电离能、电子跃迁能,计算表明：氧原子吸附在银原子长桥位上,位于银表面之上的０．４Ａ处,氧原子的吸附引起银原子表面强烈驰豫。第一、二层银原子间距扩张;第二、三层银原子间距收上于氧原子的吸附,第一层银原子出现丢失行现象,第二层银原子出现两成对现象,而第三层银原子出现弯曲现象。     

用低能电子衍射研究ⅢA-ⅤA和ⅡB-ⅥA化合物(110)和(100)表面的弛豫

用低能电子衍射研究了ⅢA-VA和ⅡB-ⅥA化合物(110)和(100)表面的弛豫,发现当理论计算与实验符合得很好时其结构是:保持表面上A-B键长不变,用一个旋转角ω,使B原(离)子向外移动,A原(离)子向内移动,第一表面原子层间距d_1=0.610-0.810A[对ⅢA-VA(110)],0.536—0.825A[对ⅡB-ⅥA(110)1和0.633-1.060A[对ⅡB-ⅥA(1010),第二表面原子层间距d_2=1.300-1.610A[对ⅢA-VA(100)],1.430-1.700A[对ⅡB-ⅥA(110)]和0.820-0.930A[对ⅡB-ⅥA(1010),而第三表面原子层间距d_3=1.410-2·440A[对ⅢA-VA(110)],2.020-2.250A[对ⅡB-VIA(110)]和 1.910-2.440A[对ⅡB-VIA(1010)]。对此结构,弛豫率α是:0.24±0.02[对ⅢA-VA(110)],0.25±0.02[对ⅡB-VIA(1010)]和0.33±0.03[对ⅡB-VIA(1010)]。     

Cu(100)表面c(2×2)-N原子结构与吸附行为研究

用密度泛函理论的总能计算研究了金属铜(100)面的表面原子结构以及氮原子的c(2×2)吸附状态.研究结果表明：在Cu(100) c(2×2)-N表面系统中，氮原子处于四度配位的空洞(FFH)位置，距离最表面铜原子层的垂直距离为0.20?，最短的Cu—N键长度为1.83?.结构优化的计算否定了被吸附物导致的表面再构模型，即c(2×2)元胞的两个铜原子在垂直于表面方向发生相对位移，一个铜原子运动到氮原子之上的模型.该吸附表面的功函数约为4.65eV, 氮原子的平均吸附能为4.92 eV(以孤立氮原子为能量参考点).计算结果还说明，Cu—N杂化形成的表面局域态的位置在费米面以下约1.0 eV附近出现，氮原子和第一层以及第二层铜原子均有不同程度的杂化作用.该结果为最近有关该表面的STM图像的争论提供了判据性的第一性原理计算结果. 关键词： Cu(100) c(2×2)-N 表面吸附态 密度泛函总能计算     

Ru(0001) 表面BaO吸附层的原子结构和氮分子的吸附性质

采用密度泛函理论研究了Ru(0001) /BaO表面的原子层结构和氮分子的吸附性质. 研究结果表明, 在低覆盖度下氧化钡倾向于以相同的构型形成Ru(0001) 表面原子层. 在此构型中, 氧原子位于表面p(1× 1) 结构的hcp谷位, 而钡原子则位于同一p(1× 1) 结构的顶位附近. 钌氧键键长等于0.209 nm, 比EXAFS的实验值大0.018 nm. 在Ru(0001) /BaO表面氮分子倾向吸附于钡原子附近. 相应位置的氮分子吸附能位于0.70到0.87 eV之间, 大于氧原子附近的氮分子吸附能. 钡原子附近的钌原子对氮分子具有更强的活化性能. 相应位置的氮分子拉伸振动频率等于1946 cm^{- 1}, 比氧原子附近的最大分子振动频率小约130 cm^-1. Ru(0001) /BaO表面氮分子键强度介于清洁Ru(0001) 和Ru(0001) /Ba表面之间. Ru(0001)/BaO表面不同位置的氮分子吸附性质差异是由钡和氧原子化学性质不同造成的. 表面钡原子的作用能够减少吸附氮分子的σ^*轨道电子密度, 增加π^*轨道电子密度, 从而增强氮分子和钌原子间的轨道杂化作用, 弱化氮分子键.     

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.     

无序二元合金(Ni_xCu_(1-x))表面CO吸附及对表面偏析的影响

根据计算机编程构造出了存在和不存在表面偏析的无序二元合金NixCu1 -x(x =0 4 )的原子集团模型 ,然后按覆盖度θ=0 5 ,构造出了CO表面吸附的模型 ,应用Recursion方法计算了CO在NixCu1 -x(存在偏析和不存在偏析时 )合金表面不同位置 (顶位和芯位 )吸附的电子结构 .由此得出 :1 )CO在顶位吸附时较稳定 ;2 )CO吸附使合金表面态密度峰降低 ,带宽加宽 ,使d轨道的局域性变弱 ;3)CO的吸附抑制了Cu在表面富集 ,从电子层次上解释了CO吸附于NixCu1 -x对合金表面偏析的影响机理     

Xe原子吸附对GaAs(110)表面重构的影响

基于第一性原理的自洽场密度泛函理论(DFT)和广义梯度近似(GGA),利用缀加平面波加局域轨道(APW+lo)近似方法，建立了五层层晶超原胞模型，模拟了GaAs(110)表面结构和单个Xe原子在其表面的吸附.利用牛顿动力学方法，对GaAs(110)表面原子构形的弛豫和Xe原子在GaAs(110)表面的吸附进行了计算.从三种不同的初始构形出发，即Xe原子分别在Ga原子的顶位，As原子的顶位以及桥位，都发现Xe原子位于桥位时体系能量最低.由此，认为Xe原子在GaAs(110)表面的吸附位置在桥位，并且发现吸附Xe原子后GaAs(110)表面有趋向于理想表面的趋势，表面重构现象趋于消失，表面原子间键长有一定的恢复,这与理论预言相符合. 关键词： 密度泛函理论 表面结构 APW 表面原子吸附     

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：