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Cu台阶面多层弛豫的第一性原理研究

舒瑜 张建民 王国红 徐可为

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Cu台阶面多层弛豫的第一性原理研究

舒瑜, 张建民, 王国红, 徐可为

First-principles study of the multilayer relaxation of Cu stepped surfaces

Zhang Jian-Min, Xu Ke-Wei, Shu Yu, Wang Guo-Hong
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法对Cu(311),(511),(331)和(221)四个高指数台阶表面的弛豫结构和弛豫后表面各层的电子特性进行了系统研究.发现四个台阶面的层间弛豫规律依次为-+-…,--+-…,--+-…和---+-…,与其平台-阶梯n(hkl)×(uvw)的表示法2(100)×(111),3(100)×(111),3(111)×(111)和4(111)×(111)中的原子排数n相关,即
    Using the pseudopotential plane wave (PPPW) method, we performed first principles calculation for the multilayer relaxations and the electron properties of the high-Miller-index stepped Cu(311), (511), (331) and (221) surfaces, which are expressed by 2(100)×(111), 3(100)×(111), 3(111)×(111) and 4(111)×(111), respectively, in the terrace-step notation, i.e. n(hkl)×(uvw). The interlayer relaxations of them are -+-…, --+-…, --+-… and ---+-…, respectively, which follow the atom-row trend: for stepped Cu surface which has n atom rows in the (100) or (111) terrace, the outermost n-1 interlayer spaces contract, then the n interlayer space expands, and the following n+1 interlayer space contracts again. For the stepped surfaces with the same (hkl)×(uvw), the larger the number of atom rows n in the terrace, the greater the contraction magnitude for Δd1,n. We did not find any indication of anomalous relaxation behavior for Cu(511) and (331) as mentioned in some references. Below Fermi energy level, the density of states of the first layer atom at stepped edge has the largest peak value in higher energy regions and has no peak in lower energy regions, so the first layer atom is most unstable and can be dislodged and peeled off more easily than other surface atoms. For the stepped surfaces with the same (hkl)×(uvw), the curves of the density of states have similar shapes for the atoms at the step edge, at the corner, at the terrace and near the corner, and the atoms under the step edge and near the corner.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2004CB619302)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-03-12
  • 修回日期:  2009-11-25
  • 刊出日期:  2010-07-15

Cu台阶面多层弛豫的第一性原理研究

  • 1. (1)空军工程大学理学院,西安 710051; (2)陕西师范大学物理学与信息技术学院,西安 710062; (3)西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,西安 710049
    基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2004CB619302)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法对Cu(311),(511),(331)和(221)四个高指数台阶表面的弛豫结构和弛豫后表面各层的电子特性进行了系统研究.发现四个台阶面的层间弛豫规律依次为-+-…,--+-…,--+-…和---+-…,与其平台-阶梯n(hkl)×(uvw)的表示法2(100)×(111),3(100)×(111),3(111)×(111)和4(111)×(111)中的原子排数n相关,即

English Abstract

参考文献 (31)

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