VC(001)弛豫表面构型与电子结构第一性原理研究

章永凡; 丁开宁; 林  伟; 李俊篯

doi:10.7498/aps.54.1352

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VC(001)弛豫表面构型与电子结构第一性原理研究

章永凡 , 丁开宁 , 林伟 , 李俊篯

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VC(001)弛豫表面构型与电子结构第一性原理研究

章永凡, 丁开宁, 林伟, 李俊篯

物理学报, 2005, 54(3): 1352-1360.

doi: 10.7498/aps.54.1352

A first principle study on the geometry and the electronic structures of VC(001) relaxed surface

Zhang Yong-Fan, Ding Kai-Ning, Lin Wei, Li Jun-Qian

Acta Phys. Sin., 2005, 54(3): 1352-1360.

doi: 10.7498/aps.54.1352

摘要
用第一性原理方法对VC(001)清洁表面的构型和电子结构进行了详细研究，与TiC(001)面类似，VC(001)面弛豫后形成表面皱褶，其表层V原子和C原子分别朝体相和真空方向移动. 能带计算结果表明，过渡金属碳化物(001)面的能带结构符合刚性带理论模型. 对于VC(001)面，表面态主要处在-30eV附近，其主要成分为表层C原子的2pz轨道. 此外，以表层V原子的3d轨道成分为主的表面态出现在费米能级附近，由于这些表面态以表面法线方向的轨道(3d２z和3dxz/dyz)为主要成分，因此在表面反应中将起到重要作用，从而体现出与TiC(001)面不同的反应性质.

关键词:
过渡金属碳化物 /

表面态 /

能带结构
Abstract
By using the first principle method, the geometry and electronic structures of the clean VC(001) surface are investigated. Similar to the TiC(001) surface, the relaxation of the VC(001) surface leads to the C and V atoms on the top layer move outward and inward, respectively. Results of band structure calculation show that the band structures of transition metal (001) surfaces can be well described by the rigid band model. For the VC(001) surface, the surface states are mainly located around 30eV below the Fermi level, and mainly originate from the 2pz orbital of C atom in the top layer. In addition, the surface states derived from the top layer V 3d orbitals are also observed near the Fermi level. Since these states contain significant contributions of those 3d orbitals vertical to the surface (3d２z and 3dxz/dyz), which will play important roles in the surface reactions, it could be expected that the VC(001) surface exhibits different surface reactivity compared with the TiC(001) surface.

Keywords:
transition metal carbides /

surface states /

band structures
作者及机构信息
章永凡²,

丁开宁¹,

林伟¹,

李俊篯²

(1)福州大学化学系, 福州 350002; (2)福州大学化学系, 福州 350002;中国科学院福建物质结构研究所，结构化学国家重点实验室, 福州 350002

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：29973006和20303002)、福建省自然科学基金重点项目(批准号：2002F010)和福建省教育厅基金(批准号：K02012)资助的课题.
Authors and contacts
Zhang Yong-Fan²,

Ding Kai-Ning¹,

Lin Wei¹,

Li Jun-Qian²

(1)福州大学化学系, 福州 350002; (2)福州大学化学系, 福州 350002;中国科学院福建物质结构研究所，结构化学国家重点实验室, 福州 350002
参考文献

施引文献

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物理学报. 2005, 54(3): 1352-1360.

doi: 10.7498/aps.54.1352.

VC(001)弛豫表面构型与电子结构第一性原理研究

1. (1)福州大学化学系, 福州 350002; (2)福州大学化学系, 福州 350002;中国科学院福建物质结构研究所，结构化学国家重点实验室, 福州 350002

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：29973006和20303002)、福建省自然科学基金重点项目(批准号：2002F010)和福建省教育厅基金(批准号：K02012)资助的课题.

收稿日期: 2004-06-21
修回日期: 2004-08-30
刊出日期: 2005-03-17

摘要: 用第一性原理方法对VC(001)清洁表面的构型和电子结构进行了详细研究，与TiC(001)面类似，VC(001)面弛豫后形成表面皱褶，其表层V原子和C原子分别朝体相和真空方向移动. 能带计算结果表明，过渡金属碳化物(001)面的能带结构符合刚性带理论模型. 对于VC(001)面，表面态主要处在-30eV附近，其主要成分为表层C原子的2pz轨道. 此外，以表层V原子的3d轨道成分为主的表面态出现在费米能级附近，由于这些表面态以表面法线方向的轨道(3d２z和3dxz/dyz)为主要成分，因此在表面反应中将起到重要作用，从而体现出与TiC(001)面不同的反应性质.

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(1)福州大学化学系, 福州 350002; (2)福州大学化学系, 福州 350002;中国科学院福建物质结构研究所，结构化学国家重点实验室, 福州 350002

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VC(001)弛豫表面构型与电子结构第一性原理研究

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A first principle study on the geometry and the electronic structures of VC(001) relaxed surface

1. (1)福州大学化学系, 福州 350002; (2)福州大学化学系, 福州 350002;中国科学院福建物质结构研究所，结构化学国家重点实验室, 福州 350002

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