硫在Fe(111)面吸附的密度泛函研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了不同覆盖度下硫在Fe（111）表面的吸附构型和吸附特性,计算并分析了硫在Fe（111）表面的吸附能、电荷密度、分波态密度、电荷布局、电子局域化函数等数据. 研究结果表明：S在Fe（111）面的H位吸附最稳定,并且吸附能随着覆盖度的增加而增加. 另外,电子态密度、电子局域化函数和布局分析表明Fe、S之间呈较弱的共价键,这种作用力主要是Fe的3d轨道和S的2p轨道杂化所贡献,而随着覆盖度的增加,Fe、S之间的作用力逐渐减弱,这可能是由于S原子之间的排斥力减弱了Fe、S之间的作用. S在Fe（111）、Fe（110）和Fe（100）这三个晶面上吸附情况的对比分析发现,S与Fe（111）表面的相互作用最强,Fe（100）面次之,而Fe（110）面最弱.     

硫在Fe(111)面吸附的密度泛函研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了不同覆盖度下硫在Fe(111)表面的吸附构型和吸附特性,计算并分析了硫在Fe(111)表面的吸附能、电荷密度、分波态密度、电荷布局、电子局域化函数等数据.研究结果表明:S在Fe(111)面的H位吸附最稳定,并且吸附能随着覆盖度的增加而增加.另外,电子态密度、电子局域化函数和布局分析表明Fe、S之间呈较弱的共价键,这种作用力主要是Fe的3d轨道和S的3p轨道杂化所贡献,而随着覆盖度的增加,Fe、S之间的作用力逐渐减弱,这可能是由于S原子之间的排斥力减弱了Fe、S之间的作用.S在Fe(111)、Fe(110)和Fe(100)这三个晶面上吸附情况的对比分析发现,S与Fe(111)表面的相互作用最强,Fe(100)面次之,而Fe(110)面最弱.     

O在Au(111)表面吸附的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论，本文系统地研究了O在Au(111)表面上的吸附能、吸附结构、功函数、电子密度和投影态密度，给出了覆盖度从0.11ML到1.0ML的范围内，O的吸附特性随覆盖度变化的规律.研究发现O的稳定吸附位为3重面心立方(fcc)洞位，O在fcc洞位的吸附能对覆盖度比较敏感，其值随着覆盖度的增加而减小；O诱导Au(111)表面功函数的变化量与覆盖度成近线性关系，原因是Au表面电子向O偏移，形成表面偶极子；O—Au的相互作用形成成键态和反键态，且反键态都被占据，造成O—Au键很弱，O吸附能较小. 关键词： 表面吸附 Au(111)表面 密度泛函理论 电子特性     

S在Cu(111)表面吸附的第一性原理研究

基于广义梯度近似的投影缀加平面波(Projector augmented wave)赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,采用第一原理方法计算并分析了由S吸附所形成的S/Cu(111)界面体系的吸附结构、吸附能和局域电子结构,考虑了不同覆盖度(1,0.25 ML)下S在不同吸附位置的吸附特性.结果表明:S原子倾向于...     

SnPc在Ag(111)表面吸附特性的第一性原理研究

采用第一性原理研究了SnPc分子在Ag(111)表面的吸附构型和电子结构. Sn-up和Sn-down两种优化的吸附构型与实验测量结果非常吻合,SnPc以Sn-down构型吸附在Ag(111)表面显得更稳定. Sn原子在两种吸附构型之间转换所需要能量与转换方向有关,由Sn-up向Sn-down构型转换时需翻越一个1.68 eV的能垒,反之需要2.17 eV. 扫描隧道显微镜理论模拟图像给出实验观测结果的主要特征,Sn-up分子的中心处为一个亮斑,而Sn-down分子中心为一个空洞. 计算结果验证了实验提出的Sn原子吸附位置的转换机理.     

S在Cu(111)表面吸附的第一性原理研究*

基于广义梯度近似的投影缀加平面波(Projector augmented wave) 赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,采用第一原理方法计算并分析了由于S吸附所形成的S/Cu(111)界面体系的吸附结构、吸附能和局域电子结构,考虑了不同覆盖度（1,0.25ML）下S在不同吸附位置的吸附特性. 结果表明：S原子倾向于吸附在高对称的fcc位与hcp位;由于S的负电性而使S/Cu吸附能随覆盖度的减小而增加, 与之相应,S-Cu键长随覆盖度的减小而缩短. DOS图、Bader电荷分析表明杂化主要发生在S的3p态和表面Cu原子的3d态之间,表层近邻的Cu原子向S转移的电子数随覆盖度增加而减小,这表明S与Cu(111)面有强的相互作用.     

SrTiO3(001)表面上Au和N原子相互作用的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究了SrTiO₃(001)表面上Au和N原子间相互作用的微观机理.通过比较分析N置换表面层O原子前后SrTiO₃(001)表面吸附Au原子体系的相关能量和电子结构,发现SrTiO₃(001)表面吸附Au原子和N替代表面层O原子的置换过程二者之间存在明显的"协同效应",即N原子置换SrTiO₃(001)表面层O原子的过程增强了相应表面吸附Au原子的稳定性,而SrTiO关键词： 表面结构 相互作用 第一性原理     

立方相Ag3PO4(111)面原子几何及弛豫结构的第一性原理计算

采用平面波超软赝势方法研究了立方相Ag3PO4(111)面的表面能和表面原子弛豫结构.首先对Ag3PO4(111)面的八种不同原子终止结构的体系总能量进行计算,结果表明B种表面模型被证实为最稳定的(111)面原子几何结构.针对该表面结构,探讨了表面能和原子弛豫与模型中原子层数和真空厚度的关系,当原子层数为24层,真空厚度为0.6 nm时,表面能收敛于1.41 J/m2(LDA-CAPZ)和1.39 J/m2(GGA-PBE).表面原子弛豫后,表面两个三配位的Ag原子均向里移动,超过0.06 nm,而表面次层的O原子则均向外移动约0.0042 nm,导致弛豫后暴露在最表面的是O原子,同时表面原子的核外电子向表面内部发生转移,结构趋于稳定.这些结果为进一步深入研究Ag3PO4表面的光催化活性起源提供理论支持.     

立方相Ag_3PO_4(111)面原子几何及弛豫结构的第一性原理计算

采用平面波超软赝势方法研究了立方相Ag_3PO_4(111)面的表面能和表面原子弛豫结构.首先对Ag_3PO_4(111)面的八种不同原子终止结构的体系总能量进行计算,结果表明B种表面模型被证实为最稳定的(111)面原子几何结构.针对该表面结构,探讨了表面能和原子弛豫与模型中原子层数和真空厚度的关系,当原子层数为24层,真空厚度为0.6 nm时,表面能收敛于1.41 J/m2(LDA-CAPZ)和1.39 J/m2(GGA-PBE).表面原子弛豫后,表面两个三配位的Ag原子均向里移动,超过0.06 nm,而表面次层的O原子则均向外移动约0.0042 nm,导致弛豫后暴露在最表面的是O原子,同时表面原子的核外电子向表面内部发生转移,结构趋于稳定.这些结果为进一步深入研究Ag_3PO_4表面的光催化活性起源提供理论支持.     

锐钛矿型TiO2(101)面本征点缺陷的理论研究

采用平面波超软赝势方法计算了锐钛矿型TiO₂(101)面存在本征空位和间隙点缺陷的几何结构以及缺陷形成能.首先分析了点缺陷对表面结构的影响,发现不同类型缺陷导致缺陷周围原子有不同的位移趋势：O空位的产生导致空位周围的Ti原子向空位外移动,Ti₁和Ti₂空位的产生均使O₁自发地与周围的O原子团聚,O_i原子易被周围的氧原子吸附而成键,而Ti_i2缺陷几乎 关键词： 第一性原理 2')" href="#">TiO₂ 点缺陷 表面结构     

STM study of selenium adsorption on Au(111) surface

Adsorption of chalcogen atoms on metal surfaces has attracted increasing interest for both the fundamental research and industrial applications. Here, we report a systematic study of selenium(Se) adsorption on Au(111) at varies substrate temperatures by scanning tunneling microscopy. At room temperature, small Se clusters are randomly dispersed on the surface. Increasing the temperature up to 200℃, a well-ordered lattice of Se molecules consisting of 8 Se atoms in ringlike structure is formed. Further increasing the temperature to 250℃ gives rise to the formation of Se monolayer with Au(111)-3~(1/2) ×3~(1/2) lattices superimposed with a quasi-hexagonal lattice. Desorption of Se atoms rather than the reaction between the Se atoms and the Au substrate occurs if further increasing the temperature. The ordered structures of selenium monolayers could serve as templates for self-assemblies and our findings in this work might provide insightful guild for the epitaxial growth of the two-dimensional transition metal dichalcogenides.     

表面预处理对石墨烯上范德瓦耳斯外延生长GaN材料的影响

基于范德瓦耳斯外延生长的氮化镓/石墨烯材料异质生长界面仅靠较弱的范德瓦耳斯力束缚,具有低位错、易剥离等优势,近年来引起了人们的广泛关注.采用NH_3/H_2混合气体对石墨烯表面进行预处理,研究了不同NH_3/H_2比对石墨烯表面形貌、拉曼散射的影响,探讨了石墨烯在NH_3和H_2混合气氛下的表面预处理机制,最后在石墨烯上外延生长了1.6μm厚的GaN薄膜材料.实验结果表明:石墨烯中褶皱处的C原子更容易与气体发生刻蚀反应,刻蚀方向沿着褶皱进行;适当NH_3/H_2比的混合气体对石墨烯进行表面预处理可有效改善石墨烯上GaN材料的晶体质量.本研究提供了一种可有效提高GaN晶体质量的石墨烯表面预处理方法,可为进一步研究二维材料上高质量的GaN外延生长提供参考.     

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).     

STM study of In nanostructures formation on Ge（001） surface at different coverages and temperatures

Different In/Ge（001） nanostructures have been obtained by annealing the samples at 320℃ with different coverages of In. Annealing a sample with a critical coverage of 2.1 monolayer of In, different In/Ge（001） nanostructures can be obtained at different temperatures. It is found that thermal annealing treatments first make In atoms form elongated Ge{103}-faceted In-clusters, which will grow wider and longer with increasing temperature, and finally cover the surface completely.     

Dynamic scanning force microscopy at low temperatures on a van der Waals surface: graphite (0001)

The (0001) surface of highly oriented pyrolytic graphite is studied by scanning force microscopy in both contact and dynamic mode. Low temperatures were necessary for the dynamic mode measurements in order to achieve the required signal to noise ratio. At 22 K, atomic scale structures with 2.46 Å periodicity and trigonal symmetry of the individual maxima were obtained in both modes. Since graphite exhibits a van der Waals surface in good approximation, this result shows that comparatively weak forces of van der Waals type are sufficient for successful imaging in the dynamic mode on the atomic scale. However, since the positions of the observed maxima correspond to the ones found by scanning tunneling microscopy and contact scanning force microscopy, but not to the positions of the carbon atoms, it also opens new questions on the imaging mechanism in the dynamic mode.     

Theoretical study of the Cl-passivated Si(111) surface

The Cl-passivated Si(111) surface is studied using density functional theory, in conjunction with the B3LYP functional and the cluster model. We compute the Si–Cl frequency and the Si–Cl bond energy for R₃SiCl, and the abstraction barrier for the reaction R₃SiCl+H→R₃Si+HCl using the B3LYP approach. We calibrate the B3LYP bond energy and the abstraction barriers using the values obtained using the G2MP2, G2 and CCSD(T) approaches. Our computed B3LYP Si–Cl frequency of 555 cm⁻¹ is in good agreement with the experimental value of 588 cm⁻¹. The shift in the Si–Cl frequency as surface chlorine is added to the cluster agrees with experimental observations.     

H2S在Cr(111)面上吸附与解离的第一性原理研究

采用了第一性原理研究了H₂S在Cr(111)面的吸附解离过程，利用吸附能、吸附构型和偏态密度图(PDOS)研究了H₂S及其解离产物在Cr(111)面上的吸附情况，都偏向倾斜吸附在Cr(111)面.同时研究了HS/H和S/H共吸附情况，得到共吸附物质在Cr(111)面上有明显的相互作用.最后使用线性同步和二次同步变换方法确定了解离反应的过渡态，了解到第一、二步解离的活化能分别为1.65 eV、0.82 eV,H₂S分子在Cr(111)面上的解离过程是放热反应，反应能为-2.90 eV.     

Theoretical study on adsorption of thiophenethiolate molecule on Au(1 1 1) surface

We have theoretically studied the adsorption of a thiophenethiolate (C₄H₃S-S) molecule on the Au(1 1 1) surface by first-principles calculations. It is found that the bridge site is the most stable adsorption site with the adsorption energy of 1.02 eV. In the optimized adsorption geometry, the bond between the head S atom and the connected C atom in the tail thiophene molecule is tilted by 57.2° from the surface normal. In addition, the adsorption of thiophenethiolate induces large relaxations of the surface Au atoms around it. Furthermore, weak interactions between the S atom in the tail thiophene ring and the Au atoms also contribute to the adsorption on the Au surface.