β-SiC(001)-(2×1)表面结构的第一性原理研究

利用缀加平面波加局域轨道(APW+LO)的第一性原理方法计算了β-SiC(001)-(2×1)表面的原子及电子结构. 原子结构的计算结果表明，与Si(001)-(2×1) 表面的非对称性Si二聚体模型不同，β-SiC(001)-(2×1)表面为对称性的Si二聚体模型，其二聚体的Si原子间键长也较大，为0.269nm. 电子结构的计算结果表明，在费米能级处有明显的态密度，因此β-SiC(001)-(2×1)表面呈金属性. 在带隙附近存在四个表面态带,其中的两个占有表面态带已由价带的同步辐射光电子能谱实验得到证实. 关键词： 碳化硅 缀加平面波加局域轨道方法 原子结构 电子结构     

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(100)2×1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(2×1)转变成Si(100)-Li(1×1)的结构相变模型。 关键词：     

Na/Si(111)3×1表面的NEXAFS研究

利用同步辐射光源测量Na2s二次电子部分产额谱得到Na诱导Si（111）3×1结构的近边Ｘ射线吸收精细结构（NEXAFS）谱，并用原子集团多重散射方法对几种可能的模型进行计算，与实验结果比较，认为Na/Si（111）3×1吸附结构与Mnch模型相一致．Na原子吸附在Si的顶位，Na—Si键长为0.3nm． 关键词：     

吸附Al,Sn后Si(111)面的电子结构及其比较

通过对吸附原子和衬底Si原子由于相互作用而产生的轨道交叠占有几率(OOP)和集团态密度的分析发现吸附Al和吸附Sn的Si(111)面能带中电子的占据状态很不一样,Si(111)3^1/2×3^1/2-Sn中有一个半充满的表面带,从而使体系具有表面金属性。而Si(111)3^1/2×3^1/2-Al中电子填满吸附原子和表面Si原子成键的表面态,反键的表面态全空,因此吸Al后的Si(111)面可能出现半导体特性。计算结果与实验结果 关键词：     

Si(111)7×7结构模型的稳定性研究

本文基于有相互作用的结构件的概念,对Si(111)7×7结构模型的稳定性进行研究。利用紧束缚法,计算了各种结构件的形成能及其相互作用能。由这些结构件可灵活地构成各种大单胞的表面结构并对其进行总能计算,而避免了大工作量的计算。对Si(111)5×5和7×7DAS模型,我们得到其表面能分别为-0.467eV和-0.477eV,与Qian和Chadi的结果很接近。并指出,Harrison提出的7×7吸附原子模型和Binnig等人提出的7×7吸附原子-空位模型都是不稳定的。     

扫描隧道显微镜分辨能力的研究:对Si(111)-(7×7)表面的观察

用超高真空扫描隧道显微镜首次同时清晰地分辨出Si(111) (7×7)表面每个元胞中的 12个顶戴原子和 6个静止原子,这 6个静止原子的亮度与无层错半元胞内中心顶戴原子的亮度基本相同. 第一性原理计算图像和STM实验结果完全符合,针尖的尺度小于 7 时,可以完全同时分辨出Si(111) (7×7)表面的静止原子.     

Si(111)-(7×7)衬底上合成有序的IV族金属铅团簇阵列

文章作者在Si(111)(7×7)衬底上合成出位于同一主族的Pb的全同纳米团簇有序阵列.有趣的是,当衬底温度相对于最佳的生长温度范围发生微小的偏离时,Pb纳米团簇很容易转变为其他结构的团簇.结合实验结果和第一性原理总能量计算,文章作者揭示了几种Pb团簇的原子结构.这些结构都是以表面Pb和Si原子互换导致的混合模型为中心的衍生结构.Pb/Si(111)体系的这种边缘性质为研究表面幻数团簇的合成、分解等动力学过程提供了重要信息.     

First-principles Study of Geometric and Electronic Structures of Si(111)-√7×√3-In Surface Reconstruction

为了确定Si(111)-√7×√3-In表面的结构以及理解其电子性质,构建了六角型和矩形型的六种模型,并进行了第一性原理计算．通过模拟这些模型的扫描隧道显微镜图像,计算了功函数,并和实验结果进行了比较．发现hex-H3'模型和rect-T1模型分别为实验中的六角型和矩形型结构．同时还讨论了In覆盖度在1.0单层附近时In/Si(111)表面结构的演化机制．认为4×1相和√7×√3相具有两种不同的演化机制,和实验结果一致     

Si(001)-(2*2*1):H表面O2吸附的密度泛函理论研究

建立了一种计算Si(001)-(2×2×1):H表面O2吸附的理论模型．在周期性边界条件下,采用基于密度泛函理论广义梯度近似的超软赝势法对Si(001)-(2×2×1):H表面O2吸附进行了第一性研究．通过占位能的计算,得到了Si(001)-(2×2×1):H表面O2的最佳吸附位置．计算结果表明吸附后的反应产物应为Si=O和H2O,从理论上支持了D．Kovalev等人提出反应机制．     

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：     

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.     

Si(111)理想、弛豫及2×1重构表面的声子谱研究

本文利用微扰的方法考虑了占据态与空态间的耦合对能带能量的影响,给出延展键轨道近似下半导体力常数的解析表达式.利用这些表达式求出Si(111)的理想、1×1弛豫及2×1Haneman模型重构表面的声子色散曲线及其表面振动的振幅分布.不同表面结果的比较显示弛豫及重构对表面声子性质具有决定性的影响.同时,分析表明Haneman的2×1表面重构模型不足以满意地解释有关实验结果.     

Si(111)4×1-In表面上铟原子的粘着系数随温度的突变现象

用AES和RHEED研究铟原子在Si(111)4×1-In结构表面粘着系数与温度的关系。在110℃以下,几乎为零的铟原子的粘着系数是由于4×1-In结构的原子排列使表面呈现价键饱和状态所致;在110—120℃温区内发生的粘着系数的阶跃变化可以用表面熔化所导致的有序-无序的相变模型来解释;高于120℃,粘着系数始终接近于1。 关键词：     

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(100)2×1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(2×1)转变成Si(100)-Li(1×1)的结构相变模型。     

Si(111)7×7清洁表面的总电流谱

用自制的总电流谱仪对Si(111)7×7清洁表面进行了测量,得到A,B,C,D四个谱峰的能量位置分别在真空能级以上2.6,5.2,8.6和12.9eV。样品饱和吸氢后表面峰A消先。用带间跃迁模型对实验结果作了初步分析。 关键词：     

3C-SiC(001)-(2×1)表面原子与电子结构研究

采用广义梯度近似的密度泛函理论方法计算了3C-SiC（001）-（2×1）表面的原子及电子结构．计算结果表明,3C-SiC（001）-（2×1）表面为非对称性的Si二聚体模型,其二聚体的Si原子间键长为0.232 nm．电子结构的计算结果表明,在费米能级处有明显的态密度,因此3C-SiC（001）-（2×1）表面呈金属性．在带隙附近存在四个表面态带,一个位于费米能级附近,一个位于费米能级以上5 eV处,另外两个位于费米能级以下的价带中． 关键词： 碳化硅 密度泛函理论计算 原子结构 电子结构     

Au(111)表面甲基联二苯丙硫醇盐单层膜的原子结构

利用第一性原理研究了甲基联二苯丙硫醇盐(BP3S)单体、虚拟Au表面BP3S的分子链和单层膜及BP3S/Au(111)吸附系统的原子结构.计算表明BP3S单体呈对称结构,两苯环夹角为35°±10°.首先BP3S单体在虚拟Au(111)表面自组装成稳定的单一分子链.然后在虚拟Au(111)表面,分子链错位排列自组装成两种稳定的单层膜.在虚拟Au(111)-(3~(1/2)×7~(1/2))和Au(111)-(3~(1/2)×13~(1/2))表面,分子链与虚拟表面夹角分别为60°和30°.最后把两种稳定的单层膜吸附在Au(111)表面的四个吸附位,计算表明只有桥位和顶位稳定,且桥位的吸附能比顶位的吸附能低.比较吸附前后BP3S单层膜的结构变化,可知其变化不大,这说明吸附系统的结构参数主要取决于单层膜内的相互作用,衬底对其的影响不大.     

一种改进的运动学低能电子衍射和数据平均方法在Si(111)31/2×31/2-Al表面上的应用

本工作运用运动学低能电子衍射和数据平均方法(KLEED和CMTA),对Si(111)3^1/2×3^1/2-Al表面的原子结构进行研究。在大的参数范围内对T₄和H模型进行优化后,发现T₄模型与实验符合得更好(R_VHT=0.158),并且定出Al原子和最上面六层Si原子的位置。该模型中所有键长相对于体内值的变化都在5％以内。它与由全动力学低能电子衍射(DL-EED)分析得到的模型完全相符。这一成功的应用再次表明改进后的KLEED和CMTA方法是一种简单、实用、可靠的表面结构分析手段,用它对一些很复杂的表面进行结构分析已成为可能。 关键词：     

用中能电子向前散射图像研究表面原子结构

从中能电子向前散射产生的实空间图像研究了Cu（111）1×1，Si（111）（3^1/2×3^1/2）R30°-In及Ge（111）（3^1/2×3^1/2）R30°-Ag的表面结构．Cu（111）1×1的图像不仅说明表面有三重旋转轴对称性，而且还表明fcc结构一直保持到最表面一层原子．Si（111）（3^1/2×3^1/2）R30°-In表面的图像说明In原子占据T4位，而不是H3位．Ge（111）（3^1/2×3^1/2）R30°-Ag的图像说明HCT模型是正确的．这些成功的应用说明从中能电子向前散射图像可以直观而且快捷地获得表面结构类型的可靠信息，而无需类似于低能电子衍射（LEED）表面结构分析那样的复杂计算 关键词：     

Si(111)表面吸附氢会形成双氢化相吗?

用热脱附谱研究了原子氢在Si(111)表面的吸附,得到了两个吸附状态。从脱附谱特性同Si(100)/H系统的相似性,可以推测氢在Si(111)表面也存在单氢化相和双氢化相两种状态。单氢化相主要是顶位吸附所形成的,而双氢化相的形成则可以用McRae所提出的Si(111)(7×7)表面原子结构的三角形二聚物层错模型来解释。 关键词：