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) (2×22)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4.58 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) (2×22)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. 关键词： Cu(100)(2×22)R45°-O表面 缺列再构 表面电子态     

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     

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     

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     

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。     

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}     

6H-SiC(0001)-6√3×6√3R30°重构表面的同步辐射角分辨光电子能谱研究

利用同步辐射角分辨光电子能谱(SRARPES)对6H-SiC(0001)-6√3×63√R30°重构表面的电子结构和表面态进行了研究.通过鉴别价带谱中来自于体态的信息,可以推断出重构表面的费米能级位于体态价带顶之上(2.1±0.1)eV处.实验测出的体能带结构与理论计算的结果较为符合.在重构表面上发现三个表面态,分别位于结合能-0.48 eV(S0),-1.62 eV(S1)和-4.93 eV(S2处.沿着表面布里渊区的高对称线ΓKM方向,测量了相关表面态的能带色散,只有表面态S0(-0.48 eV)表现出了所希望的6√3×6√3 R30°重构周期性.根据实验现象,可以认为,表面态S0应归结于重构表面的C-C悬键,而表面态S1则由重构表面未钝化的C悬键所导致.     

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.     

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     

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。     

Ni(111)表面一氧化碳和氢共吸附的密度泛函理论研究

本文用密度泛函理论(DFT)的总能计算研究了一氧化碳和氢原子在Ni(111)表面上p(2×2)共吸附系统的原子结构和电子态，结果表明CO和H原子分别被吸附于两个对角p(1×1)元胞的hcp和fcc位置.以氢分子和CO分子作为能量参考点，总吸附能为2.81 eV，相应的共吸附表面功函数φ为6.28 eV.计算得到的C—O，C—Ni和H—Ni的键长分别是1.19?, 1.96?和 1.71?，并且CO分子以C原子处于hcp的谷位与金属衬底原子结合.衬底Ni(111)的最外两层的晶面间距在吸附后的相对变化分别是 关键词： Fisher-Tropsch反应 催化作用 Ni(111) p(2×2)/(CO+H) 共吸附     

洁净和氧吸附的Cu(100)表面重构的理论研究

在密度泛函理论下,计算了清洁和吸附氧原子的Cu(100)表面的驰豫和优势吸附构型。结果表明,氧原子在金属表面采用四重穴位时,具有最大的结合能,顶位吸附时结合能最小,桥位吸附时结合能居间。这一计算结果与实验报道一致。各种密度泛函方法的比较后,发现采用mPW1PW91密度泛函和LanL2dz赝势基组,能够准确给出与实验相符的计算结果。平板模型计算的分态密度图显示,在吸附过程中出现d轨道向Fermi能级移动并越过Fermi能级,而O原子的p轨道能级远离Fermi能级,表明有电子从铜原子的d轨道转移到氧原子的2p轨道,簇模型和平板模型的布居分析显示表面氧带有约0.65～0.7 e的负电荷。研究表明,采用适当的基组和泛函方法,即使采用簇模型来模拟表面,也可以获得与实验比较吻合的计算结果。     

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.     

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     

锂薄膜的第一性原理计算:量子尺寸效应和原子氢的吸附

采用第一性原理方法计算Li（110）、（100）和（111）三个表面方向3至30层自由薄膜的表面能和氢原子的吸附能.随着层厚变化出现量子振荡现象,即量子尺寸效应.重点计算Li（110）表面吸附氢原子吸附高度、吸附氢原子前后费米能级处的态密度和功函数.这些量都随着层厚变化出现明显的量子振荡,且与表面能或吸附能的振荡有明显的相关性.计算发现Li（110）薄膜表面的功函数由于吸附氢原子而降低了约0.9 eV,吸附的氢原子拉低了最外层Li原子和真空层的静电势,导致吸附氢原子后功函数下降.     

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     

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：     

FT-IR、XPS和DFT研究乙酰氧肟酸钠在针铁矿或赤铁矿表面的吸附机理

采用FT-IR、X射线光电子能谱以及基于周期平面波的DFT方法分别研究了乙酰氧肟酸钠(aHA)在针铁矿或赤铁矿表面上的吸附结构,并将计算得到的光电子能谱移动和电荷转移实验得到的XPS结果进行对比.红外结果显示aHA可能以五元环螯合物形式吸附于针铁矿或赤铁矿表面,DFT计算结果表明aHA中氧肟酸基团的两个氧原子与针铁矿(101)或(100)表面上的一个铁原子形成五元环结构,同时氧肟酸基团中的两个氧还相应的与针铁矿表面邻近两个铁原子成键,但氧肟酸基团中的两个氧原子却只与赤铁矿(001)表面上的一个铁原子形成五元环结构.对于针铁矿(101)、(100)和赤铁矿(001)表面上吸附位点对应的铁原子,计算得到的光电子能谱移动与实验得到的光电子能谱移动基本相等,说明了计算结果的可靠性和所得吸附结构的合理性.     

α-Al2O3(0001)基片表面结构与能量研究

对α-Al2O3(0001)晶体表层三种不同终止原子结构的计算模型,在三维周期边界条件下的κ空间中,采用超软赝势平面波函数描述多电子体系.应用基于密度泛函理论的局域密度近似,计算了不同表层结构的体系能量,表明最表层终止原子为单层Al的表面结构最稳定.对由10个原子组成的菱形原胞进行了结构优化,得到晶胞参数值(a0＝0.48178nm)与实验报道值误差小于1.3%.进一步计算了超晶胞(2×2)表面弛豫,弛豫后原第2层O原子层成为最表层; 对不同表层O,Al原子最外层电子进行了布居分析,表面电子有更大的概率被定域在O原子的周围,表面明显地表现出O原子的电子表面态.