搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

金红石型TiO2(110)表面性质及STM形貌模拟

肖 冰 冯 晶 陈敬超 严继康 甘国友

引用本文:
Citation:

金红石型TiO2(110)表面性质及STM形貌模拟

肖 冰, 冯 晶, 陈敬超, 严继康, 甘国友

Study of rutile (110) surface STM image via ab initio simulation

Xiao Bing, Feng Jing, Chen Jing-Chao, Yan Ji-Kang, Gan Guo-You
PDF
导出引用
  • 采用密度泛函理论从头计算了金红石型TiO2(110)表面的相关性质,切片模型含有9层原子,采用化学整比表面结构,晶胞真空层厚度为1.5nm,原子价电子采用超软赝势表达.差分电子密度分布图发现原子附近区域电子密度分布以球对称为主,电子定域形成离子键的趋势较强,但在Ti和O原子之间存在较弱的共价键.模拟了金红石型TiO2(110)表面结构的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,简称STM)图像,利用Tersoff-Hamann的成像理论,在+2V的正向偏压下,采用一系列变化的数值作为STM探针离表面桥式氧的距离,分析了相关态密度的变化,发现(110)表面的STM形貌凸起部分来自于5—Ti原子,而不是2—O原子(桥式氧),在TiO2(110)表面结构成像中,电子效应起主导作用,证实了STM实验观察到的亮行是Ti原子的结果.
    First principle calculations based on DFT have been applied to study various properties of rutile (110) surface. We used a nine_layer slab model with stoichiometric formula of TiO2 and the vacuum length of the cell fixed at 15nm. The interactions between ionic core and valence electrons were represented by pesudopotentials. After analyzing the results, we found that an admixture bonding states existed in titanium dioxide: a stronger ionic bond accompanied by a weaker covalent bond between Ti and O. STM(Scanning tunneling microscope)image of Rutile (110) surface has been successfully simulated by DFT calculations, which was in accord with the Tersoff-Hamann's theory. A positive basis voltage of 2V was added to simulate STM experimentd conditions in imaging process. The distance between tip and surface were also changed step by step. By analyzing the electron density map and DOS plot, it is clear that electron factors dominated the STM image of rutile (110) surface and the jut in the image corresponded to 5_coordinated Ti atom rather than the bridge oxygen on the top.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50361003)和云南省自然科学基金重点项目(批准号:2006E003Z)资助的课题.
计量
  • 文章访问数:  7536
  • PDF下载量:  2027
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2007-05-07
  • 修回日期:  2007-07-14
  • 刊出日期:  2008-03-05

金红石型TiO2(110)表面性质及STM形貌模拟

  • 1. (1)昆明理工大学材料与冶金工程学院,昆明 650093; (2)昆明理工大学稀贵及有色先进材料教育部重点实验室及云南省新材料制备与加工重点实验室,昆明 650093; (3)昆明理工大学稀贵及有色先进材料教育部重点实验室及云南省新材料制备与加工重点实验室,昆明 650093;昆明理工大学材料与冶金工程学院,昆明 650093
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50361003)和云南省自然科学基金重点项目(批准号:2006E003Z)资助的课题.

摘要: 采用密度泛函理论从头计算了金红石型TiO2(110)表面的相关性质,切片模型含有9层原子,采用化学整比表面结构,晶胞真空层厚度为1.5nm,原子价电子采用超软赝势表达.差分电子密度分布图发现原子附近区域电子密度分布以球对称为主,电子定域形成离子键的趋势较强,但在Ti和O原子之间存在较弱的共价键.模拟了金红石型TiO2(110)表面结构的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,简称STM)图像,利用Tersoff-Hamann的成像理论,在+2V的正向偏压下,采用一系列变化的数值作为STM探针离表面桥式氧的距离,分析了相关态密度的变化,发现(110)表面的STM形貌凸起部分来自于5—Ti原子,而不是2—O原子(桥式氧),在TiO2(110)表面结构成像中,电子效应起主导作用,证实了STM实验观察到的亮行是Ti原子的结果.

English Abstract

目录

    /

    返回文章
    返回