Cu(100) (2×22)R45°-O的表面结构与电子态的密度泛函研究

蔡建秋; 陶向明; 陈文斌; 赵新新; 谭明秋

doi:10.7498/aps.54.5350

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Cu(100) (2×22)R45°-O的表面结构与电子态的密度泛函研究

蔡建秋 , 陶向明 , 陈文斌 , 赵新新 , 谭明秋

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Cu(100) (2×22)R45°-O的表面结构与电子态的密度泛函研究

蔡建秋, 陶向明, 陈文斌, 赵新新, 谭明秋

物理学报, 2005, 54(11): 5350-5355.

doi: 10.7498/aps.54.5350

Density functional theory study on the atomic structure and electronic states of Cu(100) (2×22)R45°-O surface

Cai Jian-Qiu, Tao Xiang-Ming, Chen Wen-Bin, Zhao Xin-Xin, Tan Ming-Qiu

Acta Phys. Sin., 2005, 54(11): 5350-5355.

doi: 10.7498/aps.54.5350

摘要
用第一性原理的总能计算研究了Cu(100))面的表面结构、弛豫以及氧原子的(2×22)吸附状态.计算给出了Cu(100) (2×22)R45°-O吸附表面的结构参数，并得到了上述结构下氧吸附的Cu(100)表面氧原子和各层Cu原子的电子态密度.计算得到的吸附表面功函数为4.58 eV ，与清洁Cu(100)表面功函数(～4.53 eV)几乎相同.吸附氧原子与最外层铜原子之间的垂直距离约为0.02 nm，其能带结构体现出一定的金属性，同时由于Cu-O的杂化作用在费米能以下约6.4 eV附近出现了局域的表面态.可以认为，在Cu(100) (2×22)R45°的氧吸附表面结构下，吸附氧原子和衬底之间的结合主要来源于表面最外层铜原子与氧原子的相互作用.

关键词:
Cu(100)(2×22)R45°-O表面 /

缺列再构 /

表面电子态
Abstract
The surface structure, relaxation, and oxygen adsorbed (2×22)R45° Cu(100) surf ace are studied by ab initio total energy calculation. The calculated atomic str ucture for the Cu(100) (2×22)R45°-O surface is quite close to the experiments except the positions of surface layer Cu atoms. The adsorbed O atoms is lying ap proximately 0.02 nm above the outermost Cu layer and produces a hybridized band and yields some localized surface states around 6.4 eV below EF. The calculated work function for studied oxygen adsorbed surface phase is 4.58 eV, w hich is close to that of clear Cu(100) surface (～4.53 eV). It is concluded that the bonding between adsorbate and substrate copper atoms is approximately limit ed to the first surface layer.

Keywords:
Cu(100) (2×22)R45°-O surface /

missing-row reconstruction /

surface electronic state
作者及机构信息
蔡建秋,

陶向明,

陈文斌,

赵新新,

谭明秋

1.
浙江大学物理系，杭州 310027

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：10204018)资助的课题.
Authors and contacts
Cai Jian-Qiu,

Tao Xiang-Ming,

Chen Wen-Bin,

Zhao Xin-Xin,

Tan Ming-Qiu

1.
浙江大学物理系，杭州 310027
参考文献

施引文献

[1]	陈文斌, 陶向明, 陈鑫, 谭明秋. Ag(100)表面氧吸附的密度泛函理论和STM图像研究. 物理学报, 2008, 57(1): 488-495. doi: 10.7498/aps.57.488
[2]	赵永涛, 肖国青, 徐忠锋, Abdul Qayyum, 王瑜玉, 张小安, 李福利, 詹文龙. 高电荷态离子40Arq+与Si表面作用中的电子发射产额. 物理学报, 2007, 56(10): 5734-5738. doi: 10.7498/aps.56.5734
[3]	赵新新, 陶向明, 陈文斌, 陈鑫, 尚学府, 谭明秋. Cu(100)表面c(2×2)-N原子结构与吸附行为研究. 物理学报, 2006, 55(11): 6001-6007. doi: 10.7498/aps.55.6001
[4]	张立新, 王恩哥. Mn/GaAs(001)的表面再构与Mn的磁矩研究. 物理学报, 2006, 55(1): 142-147. doi: 10.7498/aps.55.142
[5]	陶向明, 谭明秋, 徐小军, 蔡建秋, 陈文斌, 赵新新. c(2×2)O吸附Cu(001)表面结构、电子态与STM图像的研究. 物理学报, 2004, 53(11): 3858-3862. doi: 10.7498/aps.53.3858
[6]	杨志安, 靳涛, 杨祖慎, 奎热西, 崔明启, 刘风琴. 软X射线辐照引起的InP表面电子态变化. 物理学报, 1999, 48(6): 1113-1117. doi: 10.7498/aps.48.1113
[7]	马丙现, 贾瑜, 范希庆. ZnTe(110)表面电子态及其弛豫对表面电子态的影响. 物理学报, 1998, 47(6): 970-977. doi: 10.7498/aps.47.970
[8]	贾瑜, 范希庆, 马丙现. CdTe(110)弛豫表面电子态的计算. 物理学报, 1997, 46(10): 1999-2006. doi: 10.7498/aps.46.1999
[9]	邹炳锁, 林金谷, 汪力, 徐积仁, 赵家龙. 表面包覆TiO2纳米微粒的结构表征、电子态与性质. 物理学报, 1996, 45(7): 1239-1243. doi: 10.7498/aps.45.1239
[10]	叶令. 纳米硅集团表面电子态的理论研究. 物理学报, 1996, 45(11): 1890-1897. doi: 10.7498/aps.45.1890
[11]	叶令. 定域密度泛函理论对金刚石(100)面再构的研究. 物理学报, 1993, 42(1): 87-91. doi: 10.7498/aps.42.87
[12]	潘必才, 夏上达. 氢原子诱导的金刚石(111)面从(2×1)再构转变成(1×1)结构的电子结构研究. 物理学报, 1993, 42(2): 320-325. doi: 10.7498/aps.42.320
[13]	史子康, 黄存平. 用自由正电子固体表面态湮没技术研究2%PdO/Al2O3. 物理学报, 1992, 41(2): 288-294. doi: 10.7498/aps.41.288
[14]	王向东, 胡际璜, 葛毓青, 戴道宣. Si(100)表面电子态的总电流谱研究. 物理学报, 1992, 41(6): 992-998. doi: 10.7498/aps.41.992
[15]	贺仲卿, 侯晓远, 丁训民. GaSb(100)的表面再构. 物理学报, 1992, 41(8): 1315-1321. doi: 10.7498/aps.41.1315
[16]	陈可明, 周国良, 盛篪, 蒋维栋, 张翔九. Ge/Si(111)与Si/Ge(111)体系的生长特性与表面再构研究. 物理学报, 1990, 39(4): 599-606. doi: 10.7498/aps.39.599
[17]	胡兹莆, 潘必才, 范伟成. 倍层法计算碱金属诱导的Cu(110)-(1×2)表面再构. 物理学报, 1990, 39(6): 115-120. doi: 10.7498/aps.39.115
[18]	资剑, 张开明, 谢希德. Mo(001)表面声子、声子软化及再构. 物理学报, 1989, 38(9): 1475-1482. doi: 10.7498/aps.38.1475
[19]	施丹华, 曹培林. H2O在Pt(100)表面的预吸附态与高迁移性能. 物理学报, 1987, 36(3): 368-371. doi: 10.7498/aps.36.368
[20]	郑伟谋. 再构复层系统的能态. 物理学报, 1980, 29(10): 1355-1356. doi: 10.7498/aps.29.1355

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Cu(100) (2×22)R45°-O的表面结构与电子态的密度泛函研究

1. 浙江大学物理系，杭州 310027

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：10204018)资助的课题.

收稿日期: 2004-12-21
修回日期: 2005-04-04
刊出日期: 2005-11-20

摘要: 用第一性原理的总能计算研究了Cu(100))面的表面结构、弛豫以及氧原子的(2×22)吸附状态.计算给出了Cu(100) (2×22)R45°-O吸附表面的结构参数，并得到了上述结构下氧吸附的Cu(100)表面氧原子和各层Cu原子的电子态密度.计算得到的吸附表面功函数为4.58 eV ，与清洁Cu(100)表面功函数(～4.53 eV)几乎相同.吸附氧原子与最外层铜原子之间的垂直距离约为0.02 nm，其能带结构体现出一定的金属性，同时由于Cu-O的杂化作用在费米能以下约6.4 eV附近出现了局域的表面态.可以认为，在Cu(100) (2×22)R45°的氧吸附表面结构下，吸附氧原子和衬底之间的结合主要来源于表面最外层铜原子与氧原子的相互作用.

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