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Ni(111)表面C原子吸附的密度泛函研究

袁健美 郝文平 李顺辉 毛宇亮

Ni(111)表面C原子吸附的密度泛函研究

袁健美, 郝文平, 李顺辉, 毛宇亮
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  • 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0.059B和 0.060B,其值略大于单个C原子吸附时所具有的磁矩(0.017B).
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11004166, 11101346)、 湖南省教育厅科学研究基金(批准号: 11B126, 10A117)和信息光子学与光通信国家重点实验室基金资助的课题.
    [1]

    Dong Y F, Feng Y P, Wang S J, Huan A C H 2005 Phys. Rev. B 72 045327

    [2]

    Hofmann S, Csányi G, Ferrari A C, Payne M C, Robertson J 2005 Phys. Rev. Lett. 95 36101

    [3]

    Hata K, Futaba D N, Mizuno K, Namai T, Yumura M, Iijima S 2004 Science 306 1362

    [4]

    Helveg S, López-Cartes C, Sehested J, Hansen P L, Clausen B S, Rostrup-Nielsen J R, Abild-Pedersen F, N{orskov J K 2004 Nature 427 426

    [5]

    Gavillet J, Loiseau A, Journet C, Willaime F, Ducastelle F, Charlier J C 2001 Phys. Rev. Lett. 87 275504

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    Yu Q K, Lian J, Siriponglert S, Li H, Chen Y P, Pei S S 2008 Appl. Phys. Lett. 93 113103

    [11]

    Li X, Zhu Y, Cai W, Borysiak M, Han B, Chen D, Piner R D, Colombo L, Ruoff R S 2009 Nano Lett. 9 4359

    [12]

    Varykhalov A, Sanchez-Barriga J, Shikin A M, Biswas C, Vescovo E, Rybkin A, Marchenko D, Rader O 2008 Phys. Rev. Lett. 101 157601

    [13]

    Usachov D, Dobrotvorskii A M, Varykhalov A, Rader O, Gudat W, Shikin A M, Adamchuk V K 2008 Phys. Rev. B 78 085403

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    He P L, Mao Y L, Sun L Z, Zhong J X 2010 J. Comput. Theor. Nanosci. 7 2063

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    Vanin M, Mortensen J J, Kelkkanen A K, Garcia-Lastra J M, Thygesen K S, Jacobsen K W 2010 Phys. Rev. B 81 081408

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    Fuentes-Cabrera M, Baskes M I, Melechko A V, Simpson M L 2008 Phys. Rev. B 77 035405

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    Perdew J 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

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    Yang S, Garrison K, Bartynski R A 1991 Phys. Rev. B 43 2025

    [29]

    Tersoff J, Falicov L M 1982 Phys. Rev. B 26 6186

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    Klinke II D J, Wilke S, Broadbelt L J 1998 J. Catal. 178 540

    [31]

    Burghgraef H, Jansen A P J, van Santen R A 1995 Surf. Sci. 324 345

    [32]

    Zhang Q M, Wells J C, Gong X G, Zhang Z Y 2004 Phys. Rev. B 69 205413

    [33]

    Amara H, Bichara C, Ducastelle F 2006 Phys. Rev. B 73 113404

    [34]

    Shin Y H, Hong S 2008 Appl. Phys. Lett. 92 043103

  • [1]

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    Shin Y H, Hong S 2008 Appl. Phys. Lett. 92 043103

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-04-27
  • 修回日期:  2012-04-28
  • 刊出日期:  2012-04-20

Ni(111)表面C原子吸附的密度泛函研究

  • 1. 湘潭大学数学与计算科学学院, 湘潭 411105;
  • 2. 湘潭大学材料与光电物理学院, 湘潭 411105
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11004166, 11101346)、 湖南省教育厅科学研究基金(批准号: 11B126, 10A117)和信息光子学与光通信国家重点实验室基金资助的课题.

摘要: 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0.059B和 0.060B,其值略大于单个C原子吸附时所具有的磁矩(0.017B).

English Abstract

参考文献 (34)

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