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σ_为15.72 eV/nm^2,表面功函数φ为4.753 eV.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3.278 eV和3.284 eV.在1/2ML覆盖度下,两个紧邻氯原子分别吸附于fcc和hcp谷住,氯原子的平均吸附能为2.631 eV.在1/3ML覆盖度下,fcc和hcp两个位置氯原子的吸附能差值约为2 meV,与正入射X光驻波实验结合蒙特卡罗方法得到结果(<10 meV)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5.263 eV、5.275 eV和5.851 eV.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1.2 eV、3.6 eV和4.5 eV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.

Cu(111)表面能及功函数的第一性原理计算

应用基于局域密度泛函理论的第一原理赝势法,计算了铜体材料的结合能及晶格常数的理论值,并由此计算了Cu(111)面的表面能及功函数。计算所得到结果与实验数据吻合较好。