反常弛豫的CuCI(110)表面电子态研究

采用考虑d电子相互作用的spd紧束缚模型描述具有闪矿结构的半导体CuCl的体能带,用形势散射理论方法计算了弛豫的CuCl(110)表面电子结构,给出了表面投影能带结构和表面波矢分辨的层态密度．计算结果表明表面弛豫主要是表面层p-p和p-d的重新杂化而引起的．     

HCOOH在电极Pd(110)表面电吸附的密度泛函研究

采用密度泛函理论和周期平板模型相结合方法,对HCOOH分子在Pd(110)表面bridge,bidentate和unidentate三种形态吸附位进行吸附结构、Mulliken布居和振动频率等性质的计算;计算结果表明HCOOH在金属态表面bidentate为最稳定的吸附位,电极表面unidentate为最稳吸附位;HCOOH在电极表面的吸附远大于金属态表面的吸附能,表明电化学反应比普通化学反应容易进行.电极表面吸附的结构和频率分析显示,吸附过程中O—H、C—H键均伸长,v(O—H)键和v(C—H)振动频率均发生明显红移,表明H原子在吸附过程中容易断裂,脱离HCOOH分子.Mulliken电荷布居分析表明在电吸附过程中电子由HCOOH分子向Pd(110)表面进行转移,有利于电催化反应进行.     

Cu(11O)表面结构的透射电镜原位观察

用高分辨透射电子显微镜中的电子束对Cu(110)表面进行连续照射,随着电子束辐照时间的增加,Cu(110)表面形貌和结构不断变化.当照射时间足够长,样品足够薄时,高分辨电子显微术观察像中可以观察到一些条状衬度.我们认为,这些条状衬度是由 Cu(110)表面化学吸附O形成Cu-O链的结果.     

铝(210)表面的LEED,AES研究

采用低能电子绕射(LEED)和俄歇电子能谱(AES)的方法,研究了铝(210)表面的弛豫和表面结构。按多童散射理论,使实验测得的和计算的LEED谱有较好的吻合。结果表明:铅(210)表面的弛豫仲展至表面五个原子层,且垂直于表面的驰豫较平行于表面的弛豫显著得多。最后用静电模型对这些结果进行了讨论。     

金属Pt三个低指数晶面的表面能和弛豫第一性原理研究

采用基于密度泛函理论第一性原理从头计算(vienna ab-initio simulation package,VASP)软件包,优化了金属铂(Pt)的晶格常数a0,计算了Pt的3个低指数晶面(100)、(110)及(111)表面能和多层弛豫.结果表明,晶面弛豫前后表面能的相对大小均满足E(111)＜E(100)＜E(110).表面弛豫主要发生在第一、二层,3个晶面弛豫量相对大小为|△d(111)|＜|△d(100)|＜|△d(100))|,弛豫量随表面层数增加而振荡减小.(100)和(110)表面最外层向内收缩,(111)表面最外层向外膨胀.此外,从弛豫前后的电子态密度变化的较深层次对弛豫结果进行了分析.     

BN(110)弛豫表面电子结构的理论研究

本文利用形式散射理论的格林函数方法，采用考虑最紧邻的sp^3s^*模型描述体带，计算了BN（110）面的电子结构，分别给出了理想表面和驰豫表面的投影带结构和波矢分辨的层态密度，并进行了较详细的讨论。结果表明：BN（110）DM面的电子结构与大多数Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族半导体的（110）面的电子结构定性上是类似的，但在各表面态的能级位置、色散特性和轨道特性等方面均有较大的差别。这与它的反常弛豫有一定的关系。     

氧化钙(100)、(110)和Ca-terminated(111)表面性能的第一性原理研究

【目的】对氧化钙(100)、(110)和Ca-terminated(111)的表面能、表面弛豫及电子结构进行系统研究。【方法】运用基于密度泛函理论的第一性原理计算体系的表面性能,计算过程采用6层原子和15真空层的Slab模型。【结果】计算得到的氧化钙体相晶格常数合理地符合实验值。氧化钙(100)面的表面能最低因而最稳定,更容易暴露。(110)面表面能介于(100)和Ca-terminated(111)面之间,Ca-terminated(111)面的表面能最高而最不稳定。(100)表面弛豫程度最弱,Ca-terminated(111)表面弛豫程度最明显,而(110)表面弛豫程度则介于(100)和Ca-terminated(111)面之间。(100)表面Ca-O和Ca-Ca之间的电子云强烈重叠,共价成键特征突出,稳定性高。Ca-terminated(111)表面只存在Ca-Ca原子间电子云重叠,且杂化程度明显变弱,因此Ca-terminated(111)面的稳定性最低,(110)面的稳定性居于(100)面与Ca-terminated(111)面之间。【结论】氧化钙中(100)面的表面稳定性能最好,(110)面次之,Ca-terminated(111)面稳定性最差。     

反常弛豫的CuCl（110）表面电子态研究

采用考虑 d电子相互作用的spd紧束有闪矿结构的半导体（CuCl的体能带，用形势散射理论方法计算了驰豫的CuCl(110)表面电子结构，给出了表面投影带结构和表面波矢分辨的层态密度，计算结果表明，表面驰豫主要是表面层p-p和p-d的重新杂化而引起的。     

α-Al2O3(0001)表面电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法，在周期边界条件下的k空间中，对最外表面终止层为单层Al的α-Al2O3(0001)表面结构进行了弛豫与电子结构计算研究．通过分析表面弛豫前后表面电子密度、态密度变化，表明表面能级分裂主要来自于O的2p轨道电子态变化，α-Al2O3(0001)表面明显地表现出O的表面态．通过电子局域函数图，进一步分析了表面成键与表面电子分布特性．     

Cu(111)面上原子扩散势垒的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)结合平板周期模型方法,对Cu在Cu(111)表面fcc洞位、hcp洞位的吸附模型进行了几何优化,并用从fcc洞位到hcp洞位过渡态计算的方法,研究了Cu在Cu(111)表面的扩散势垒.通过对不同基底层数、不同表面弛豫层数、不同覆盖率的比较,得到基底层数为4层、表面弛豫1层、覆盖率为1/4ML(monolayer)时,Cu在Cu(111)表面的扩散势垒和实验结果吻合得较好.在此基础上,计算了Fe、Ni、Co等磁性原子在Cu(111)表面的扩散势垒.     

简立方晶体(110)面的化学吸附能及由吸附所引起的表面态密度变化

本文利用W.HO等人所用的LCAO及Green Function(GF)方法计算了简立方晶体(110)面的化学吸附能及由吸附所引起的表面态密度变化,并对它们随吸附原子与表面之间的相互作用势v′及孤立吸附原子能级Ea而变化的特征进行了分析,而且还与简立方晶体(100)面的结果进行了比较。     

体硅湿法腐蚀中(110)衬底上的凸角补偿方法

从硅晶胞的空间原子结构出发,对(110)衬底进行研究,提出了针对(110)衬底上规则目标凸角结构的通用补偿方法.以(100)衬底上已提出的图形分析和共性补偿方法为依据,确定了(110)衬底表面特征晶向的平面关系,将所选70℃ 30%(质量分数)的KOH腐蚀液条件下的特征晶面(111)、(311)以及与衬底同簇的(110)晶面与衬底相交,得到平面特征晶向,从而构建补偿图形的拓扑框架,最终选择拓扑框架中的部分晶向构成具体的补偿图形.利用各向异性三维仿真软件对由该方法设计得到的补偿结果进行验证,模拟结果与设计预期相一致,充分证实了该设计方法的正确可行.     

TiO2(110)表面负载Ni及共吸附CO的密度泛函研究

采用DFT/B3LYP方法对Ni在TiO2(110)表面的5种可能负载模式及CO的6种吸附模型进行优化,计算了它们的吸附能、振动频率.结果表明,Ni倾向以垂直于O(2f)的形式负载在TiO2(110)表面,CO以C端与2个Ni原子桥连的方式吸附在Ni/TiO2(110)面时有利于C-O键的断裂.通过态密度分析发现,Ni/TiO2(110)体系是由Ni3dyz和3dxz组成的表面态,正是该表面态提高了完整TiO2(110)面对CO催化分解活性.计算结果与实验一致.     

模型催化剂VOx/TiO2（110）的高分辨电子能量损失谱研究

模型催化研究能够更好认识催化过程,指导催化剂的合成.在TiO2(110)单晶上制备了VOx膜,采用俄歇电子能谱(AES)、低能电子衍射(LEED)、高分辨电子能量损失谱(HREELS)考察其结构和物理化学性质,及V-TiO2相互作用和热稳定性.结果表明,真空蒸着法制备的V/TiO2(110)界面发生明显的氧化还原作用,出现了VOx和低价Ti,暴露O2后低价Ti即被氧化回+4价,表面发生重构恢复到(1×1).在O2氛围中制备的VOx/TiO2(110)结构和V的价态会随覆盖度的增加发生变化,利用这种制备方法制备的VOx/TiO2(110)具有较多缺陷位,低温退火(≤600K)可使结构变得更规整.     

H2O在金红石型IrO2(110)和RuO2(110)表面吸附的DFT分析

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA),利用VASP软件包对IrO_2(110)和RuO_2(110)表面吸附H_2O的特性进行计算.结果表明其存在两种吸附方式,即H_2O在不饱和配位Mecus(Me代表Ir或Ru原子,下同)上分别以垂直(110)面且氢原子向上的Mecus-up和平行(110)面的Mecus-par的吸附.Mecus-par较Mecus-up能更强烈吸附H_2O,且经Mecus-par吸附后,H_2O有分解的趋势,而Mecus-up则为物理吸附.相比RuO_2(110),IrO_2(110)能更强烈地吸附H_2O.吸附前后H_2O的电子结构表明,H_2O向(110)提供少量电子,(110)电导增加.     

ZnO(101-0)面结构的从头计算

基于密度泛函理论(DFT)的第一原理超级原胞模型,计算了ZnO(101-0)非极性表面的结构.计算结果表明,顶层zn原子明显向体内弛豫0.0328nm,第2层zn原子的弛豫远离体材料0.0237 nm,使得它类似于表面原子.顶层O原子的弛豫仅为0.0146nm.导致表面Zn-0二聚体有强烈扭转.扭转角达9.2..计算结果与其他理论计算结论和实验结论吻合的很好.此外,还计算分析了ZnO的态密度.     

弛豫InAs（110）表面的电子结构理论研究

采用最近邻的紧束缚的ｓｐ＾３．ｓ模型，利用形式散射理论的格林函数方法，计算了ＩｎＡｓ（１１０）弛豫表面的电子结构给出了表面投影能带和Ｍ占的层态密度，分析了产生表面态的原因和轨道特性以及弛豫引起表面态的变化，所得结论与实验和其他理论结果相符合。     

CHx(x=0～4)在γ-Al2O3(110D)表面吸附的密度泛函研究

使用基于密度泛函理论(DFT)的Castep量子力学计算程序模块,对CHx(x=0～4)在γ-Al2O3(110D)表面吸附的位置,空间结构和能量进行了理论计算.计算结果表明,CHx(x=0～3)与表面形成强的相互作用.CH3,CH2物种处于表面八面体铝的正上方时,结构最为稳定;CH,C物种处在表面八面体铝和三配位氧的桥键位置时,体系的总能量最低.而CH4只与γ-Al2O3(110D)表面发生非常弱的相互作用,构成物理吸附.布居分析表明CHx(x=0～3)与表面作用时电子从表面向CHx转移.     

GaN(110)表面原子及电子结构的第一性原理研究

用缀加平面波加局域轨道方法计算了立方GaN及其非极性 ( 1 1 0 )表面的原子结构和电子结构 ,得到的GaN晶格常数及体积弹性模量与实验值符合得很好 .用层晶超原胞模型计算立方GaN ( 1 1 0 )表面的原子和电子结构 ,发现表面顶层原子发生键长收缩并旋转的弛豫特性 ,表面阳离子向体内移动 ,与周围阴离子形成sp2 杂化 ,而表面阴离子则形成p3 型锥形结构 .其面旋角为 1 4 .1°,比传统的Ⅲ V族半导体 ( 1 1 0 )表面面旋角 ( 30°± 2°)小得多 ,这主要与材料的离子性有关 .此外 ,在带隙附近还发现了两个表面态 ,一个是占据的表面态 ,主要是由N的p电子构成的 ;另一个是空态 ,主要由阳离子的轨道构成 .在驰豫后 ,这两个表面能带都移出带隙 ,分别进入导带和价带 ,形成共振表面态     

金红石型纳米TiO2(110)表面原子结构和电子结构的理论研究

利用MaterialsStudio软件采用密度泛函理论的全势PLAPW方法研究了金红石型纳米TiO₂的表面原子和电子结构及其性质。计算结果表明:金红石型纳米TiO₂(110 )表面原子结构发生了弛豫和重构,随着原子层厚度的增加,相应的弛豫距离减小,表面禁带宽度降低,具有了准金属特性。表面HOMO和LUMO轨道分别是由Ti⁴⁺的p轨道和d轨道构成,其表面的活性位为Ti⁴⁺。