Cu(100)(2~(1/2)×22~(1/2))R45°-O的表面结构与电子态的密度泛函研究

用第一性原理的总能计算研究了Cu(100))面的表面结构、弛豫以及氧原子的(2×22)吸附状态.计算给出了Cu(100)(2×22)R45°-O吸附表面的结构参数,并得到了上述结构下氧吸附的Cu(100)表面氧原子和各层Cu原子的电子态密度.计算得到的吸附表面功函数为4.58eV,与清洁Cu(100)表面功函数(~4.53eV)几乎相同.吸附氧原子与最外层铜原子之间的垂直距离约为0.02nm,其能带结构体现出一定的金属性,同时由于Cu-O的杂化作用在费米能以下约6.4eV附近出现了局域的表面态.可以认为,在Cu(100)(2×22)R45°的氧吸附表面结构下,吸附氧原子和衬底之间的结合主要来源于表面最外层铜原子与氧原子的相互作用.     

Cu(100)(√2×2√2)R 45°-O的表面结构与电子态的密度泛函研究

用第一性原理的总能计算研究了Cu(100))面的表面结构、弛豫以及氧原子的(√2×2√2)吸附状态.计算给出了Cu(100)(√2×2√2)R45°-O吸附表面的结构参数,并得到了上述结构下氧吸附的Cu(100)表面氧原子和各层Cu原子的电子态密度.计算得到的吸附表面功函数φ为4.58 eV,与清洁Cu(100)表面功函数(～4.53 eV)几乎相同.吸附氧原子与最外层铜原子之间的垂直距离约为0.02 nm,其能带结构体现出一定的金属性,同时由于Cu-O的杂化作用在费米能以下约6.4 eV附近出现了局域的表面态.可以认为,在Cu(100)(√2×2√2)R45°的氧吸附表面结构下,吸附氧原子和衬底之间的结合主要来源于表面最外层铜原子与氧原子的相互作用.     

Ag(100)表面氧吸附的密度泛函理论和STM图像研究

用密度泛函理论研究了氧原子的吸附对于Ag(100)表面结构和电子态的影响.通过PAW总能计算研究了p(1×1)、c(2×2)和(2^1/2×22^1/2)R45°等几种原子氧覆盖度下的吸附结构,以及在上述结构下Ag(100)表面的弛豫特性、吸附能量、功函数等一系列物理量.研究表明：在(2^1/2×22^1/2)R45°-2O吸附Ag(100)表面的情况下,每格两列就会缺失 关键词： Ag(100)表面氧吸附 缺列再构 STM图像     

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     

氯原子在Cu(111)表面的吸附结构和电子态

密度泛函理论(DFT)总能计算研究了不同覆盖度下氯原子在Cu(111)表面的吸附结构和表面电子态。计算结果表明,清洁Cu(111)表面自由能 为15.72 ,表面功函数φ为4.753eV。在1/4ML和1/3ML覆盖度下,每个氯原子在Cu(111)表面fcc谷位的吸附能分别等于3.278eV/atom和3.284eV/atom。在1/2ML覆盖度下,两个紧邻氯原子分别吸附于fcc和hcp谷位,氯原子的平均吸附能为2.631eV/atom。在1/3ML覆盖度下,fcc和hcp两个位置每个氯原子吸附能的差值约为2meV/atom,与正入射X光驻波实验结合蒙特卡罗方法得到结果(<10meV/atom)基本一致。在1/4ML、1/3ML和1/2ML覆盖度下,吸附后Cu(111)表面的功函数依次为5.263eV、5.275eV和5.851eV。吸附原子和衬底价轨道杂化形成的局域表面电子态位于费米能级以下约1.2eV、3.6eV和4.5eV等处。吸附能和电子结构的计算结果表明,氯原子间的直接作用和表面铜原子紧邻氯原子数目是决定表面结构的两个重要因素。     

c(2×2)O吸附Cu(001)表面结构、电子态与STM图像的研究

用投影子缀加波和CP分子动力学方法研究了贵金属Cu(001)面的表面结构、弛豫以及O原子的c(2×2)吸附状态. 研究结果得出在这种吸附结构中，O原子与衬底Cu原子之间的垂 直距离约为0069nm，Cu—O键长为0.194nm，功函数约为5.29 eV；吸附O原子形成金属性能带结构，由于Cu—O的杂化作用,在费米能以下约6.7 eV处出现了局域的表面态.用Tersoff-Hamann途径计算了该表面的扫描隧道显微镜图像，并讨论了与实验结果之 间的关系. 关键词： Cu(001)-c(2×2)/O 电子态 STM图像     

Au(110)表面结构和氧原子吸附的第一性原理研究

用密度泛函理论(DFT)研究了金属Au(110)表面结构以及氧原子的吸附状态.计算得到Au(110)-(1×2)缺列再构表面原子的弛豫分别是-15.0%(Δd₁₂/d₀)和-1.1%(Δd₂₃/d₀),表面能为52.7 meV/²,功函数Φ=5.00 eV;Au(110)-(1×3)缺列再构表面的Δd_{1 关键词： 缺列再构Au(110)表面 STM图像 氧原子吸附}     

Ag(100)表面氧吸附的密度泛函理论和STM图像研究

用密度泛函理论研究了氧原子的吸附对于Ag(100)表面结构和电子态的影响.通过PAW总能计算研究了p(1×1)、c(2×2)和(2^1/2×22^1/2)R45°等几种原子氧覆盖度下的吸附结构，以及在上述结构下Ag(100)表面的弛豫特性、吸附能量、功函数等一系列物理量.研究表明：在(2^1/2×22^1/2)R45°-2O吸附Ag(100)表面的情况下，每格两列就会缺失     

Si(100)表面电子态的总电流谱研究

用自制的总电流谱仪研究了Si(100)2×1清洁表面以及H原子饱和吸附后的Si(100)1×1-2H双氢化相表面的电子态。在清洁表面上测得的空电子态位于价带顶以上0.7eV处,而占有电子态则在价带顶以下0.25,8.4和近12eV处。在双氢化相表面上还观测到处于价带顶以下两个诱导表面态。 关键词：     

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.     

Cu 表面性质的第一性原理分析

采用第一性原理赝势平面波方法, 计算并详细分析了面心立方Cu晶体及其 (100), (110) 和 (111) 这3个低指数表面的原子结构、 表面能量及表面电子态密度. 表面能的计算结果表明, Cu (111) 表面的结构稳定性最好, Cu (100) 表面次之, Cu (110)表面的结构稳定性最差. 3个表面的表面原子弛豫量随着层数的增加而逐渐减弱. Cu (110) 表面的最表层原子相对收缩最大, Cu (100)表面次之, Cu (111) 表面的最表层原子相对收缩最小. 表面原子弛豫不仅引起表面几何结构的变化, 而且使表面层原子的电子态密度峰形相对晶体内部发生变化, 这是表面能产生的主要原因, 而Cu (110)表面相对于Cu (100)与Cu (111)表面具有高表面活性的主要原因则源于其表面层原子电子态密度在高能级处的波峰相对晶体内部显著的升高. 关键词： Cu 晶体 表面结构 表面能 态密度     

二维全同Nb4团簇在Cu(100)表面的结构稳定性和电子性质

使用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法和超原胞模型,研究了吸附在Cu(100)表面上的二维有序排列的幻数团簇Nb4的结构稳定性及其电子结构性质.计算表明,四面体结构和平面的菱形结构的Nb4团簇都可以稳定地吸附在Cu(100)表面上,这个体系很可能有重要的应用前景.在Cu(100)表面上,菱形结构的Nb4比四面体结构的Nb4更稳定,从Nb4团簇的四面体结构到菱形结构,需经过的势垒高度约为0.94 eV/团蔟.电子结构的计算表明,在Nb4吸附后,Cu(100)表面与Nb4团簇间有明显的电荷重新分布,表面Cu原子的电子态密度也明显改变.     

稳定的GaAs (2 5 1 1)高密勒指数表面的电子结构

采用格林函数方法对具有稳定结构的GaAs(2 5 11)(1×1)表面的电子结构特性进行了计算. 结果表明：对于理想的GaAs(2 5 11)表面，基本带隙内的表面态主要处在三个能量区域，即 -0.1—0.1eV，085—10eV和1.4—1.6eV之间；吸附两个As原子形成(1×1)再构后，表面态的变化主要表现在0.85—1.0eV之间的表面态完全消失.结合电子数目规则，可以确定处在 - 0.1—0.1eV之间的表面态为全部填满的阴离子悬挂键态或再构引起的As As二聚体键的表 面态，而处在1.4— 关键词： 高密勒指数表面 电子结构 电子数目规则     

H2S在Fe(100)面吸附的第一性原理研究

基于密度泛函理论第一性原理, 在广义梯度近似下, 研究了表面覆盖度为0.25 ML (monolayer)时硫化氢分子在Fe(100)面吸附的结构和电子性质, 并与单个硫原子吸附结果进行了对比. 结果表明: 硫化氢分子吸附在B2位吸附能最小为-1.23 eV, 最稳定, B1位吸附能最大为-0.01 eV, 最不稳定; 并对硫化氢分子在B1位和B2位吸附后的电子态密度进行了分析, 也表明了吸附在B2位稳定, 且吸附在B2位后硫化氢分子几何结构变化不大; 将硫化氢中硫原子吸附与单个硫原子吸附的电子性质进行了比较, 发现前者吸附作用非常微弱; 同时对吸附后的Fe(100)面进行了对比, 单个硫原子吸附的Fe(100)面电子态密度出现了一系列峰值且离散分布, 生成了硫化亚铁, 表明在硫化氢环境下, 主要是硫化氢析出的硫原子发生了吸附. 关键词： 第一性原理 Fe(100)表面 吸附能 硫化氢     

Be(0001)薄膜中的量子尺寸效应与吸附氢的第一性原理计算

通过基于密度泛函理论的第一性原理方法对铍自由表面的电子结构及表面原子氢的吸附能作了详细计算，给出Be(0001)薄膜的电子结构、表面能、电子功函数、层间弛豫等物理量随厚度变化关系，同时讨论了原子氢在Be(0001) 表面的吸附性质，给出了吸附能及局域电子态密度随铍薄膜层厚的变化关系，体现了铍薄膜的量子尺寸效应.     

二维全同Nb4团簇在Cu(100)表面的结构稳定性和电子性质

使用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法和超原胞模型，研究了吸附在Cu(100)表面上的二维有序排列的幻数团簇Nb₄的结构稳定性及其电子结构性质.计算表明，四面体结构和平面的菱形结构的Nb₄团簇都可以稳定地吸附在Cu(100)表面上，这个体系很可能有重要的应用前景.在Cu(100)表面上，菱形结构的Nb₄比四面体结构的Nb₄更稳定，从Nb₄团簇的四面体结构到菱形结构，需经过的势垒高度约为0.94eV/团蔟.电子结构的计算表明，在Nb₄吸附后，Cu(100)表面与Nb₄团簇间有明显的电荷重新分布，表面Cu原子的电子态密度也明显改变. 关键词： 4团簇')" href="#">Nb₄团簇 有序排列 结构稳定性 从头计算     

第一性原理研究CO在Cu(110)表面的吸附

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 并同时考虑范德华力的作用, 计算并分析了CO在Cu(110)表面的吸附情况. 结果表明: 1) CO在两个表面Cu原子的短桥位位置吸附最强, 吸附能为1.28 eV. 第二稳定吸附位置为表面Cu原子的顶位, 吸附能为1.23 eV. CO在其他两个位置, 表面两个Cu的长桥位和表面四个Cu的中心位的吸附要弱一些, 约为0.86 eV 和 0.83 eV. 2) 在Cu表面吸附的CO的C-O键长有部分拉长, 这与较强的吸附能和电荷转移相应. 3) 电荷分析表明所有吸附的CO整体上从衬底上面获得部分电荷, 约为0.2 个电荷.     

原子氢在Be(1010)薄膜上吸附的第一性原理计算

对原子氢在Be(1010)薄膜表面的吸附性质做了第一性原理计算研究.根据原子面间距的不同，可把Be(1010)表面分为两种.计算结果表明，原子氢在这两种表面上的吸附性质显著不同.为阐明和分析这些不同，系统计算和分析了Be(1010)薄膜的表面电子结构、电子功函数、平均静电势和局域电荷密度.这些物理量都自洽地表明，吸附过程中原子氢和表面铍原子间的电荷转移过程对于两种表面是完全不同的.对于L型表面来说，电荷由吸附原子氢向表面Be原子层转移，而对于S型表面而言，电荷转移过程恰恰相反. 关键词： 表面能 功函数 量子尺度效应     

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.     

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.