氢原子吸附的Cu(100)表面原子结构和电子态

蔡建秋 陶向明 谭明秋

引用本文: 蔡建秋, 陶向明, 谭明秋. 氢原子吸附的Cu(100)表面原子结构和电子态[J]. 物理化学学报, 2007, 23(03): 355-360. doi: 10.3866/PKU.WHXB20070314 shu
Citation:  CAI Jian-Qiu, TAO Xiang-Ming, TAN Ming-Qiu. Atomic Geometry and Adsorption of Cu(100)/H Surface[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2007, 23(03): 355-360. doi: 10.3866/PKU.WHXB20070314 shu

氢原子吸附的Cu(100)表面原子结构和电子态

摘要: 用密度泛函理论的总能计算研究了金属铜(100)面的表面原子结构以及在不同覆盖度时氢原子的吸附状态. 研究结果表明, 在Cu(100)c(2×2)/H表面体系中, 氢原子吸附的位置是在空洞位置, 距最外层Cu原子层的距离为0.052 nm, 相应的Cu—H键长为0.189 nm, 并通过计算结构参数优化否定了其它的吸附位置模型. 总能计算得出Cu(100)c(2×2)/H表面的功函数为4.47 eV, 氢原子在这一体系的吸附能为2.37 eV(以孤立氢原子为能量参考点). 通过与衬底原子的杂化, 氢原子形成了具有二维特征的氢能带结构, 在费米能级以下约0.8 eV处出现的表面局域态是Cu(S)-H-Cu(S-1)型杂化的结果. 采用Cu(100)表面p(1×1)、p(2×2)和p(3×3)的三种氢吸附结构分别模拟1, 1/4, 1/9的原子单层覆盖度, 计算结果表明, 随着覆盖度的增加, 被吸附的氢原子之间的距离变短, 使得它们之间的静电排斥和静电能增大, 从而导致表面吸附能和吸附H原子与最外层Cu原子间垂直距离(ZH-Cu)逐渐减小. 在较低的覆盖度下, 氢原子对Cu(100)表面的影响主要表现为单个原子吸附作用的形式. 通过总能计算还排除了Cu(100)表面(根号2×2根号2)R45°-2H缺列再构吸附模型的可能性.

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  • 发布日期:  2007-03-07
  • 收稿日期:  2006-09-11
  • 网络出版日期:  2007-03-07
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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