SrTiO3(001)表面上Au和N原子相互作用的第一性原理研究

房丽敏

doi:10.7498/aps.60.056801

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究了SrTiO3(001)表面上Au和N原子间相互作用的微观机理.通过比较分析N置换表面层O原子前后SrTiO3(001)表面吸附Au原子体系的相关能量和电子结构,发现SrTiO3(001)表面吸附Au原子和N替代表面层O原子的置换过程二者之间存在明显的"协同效应",即N原子置换SrTiO3(001)表面层O原子的过程增强了相应表面吸附Au原子的稳定性,而SrTiO

关键词:

Abstract

First principles PWPP calculations based on the density functional theory were carried out to study the microscopic mechanism of the interaction between Au and N atoms on SrTiO3(001) surface. From analysis of the related energies and density of states, it was confirmed that there is clearly a synergy effect between the substitution of N for the surface O atoms and the adsorption of Au atoms on the SrTiO3(001) surface. In other words, the substitution of N atoms for O atoms stabilizes the Au atoms adsorbed on the surface, and the presence of the adsorbed Au atoms can also favor the process of N substitution on the surface.

Keywords:

作者及机构信息

房丽敏

1.
广东第二师范学院物理系,广州 510303

Authors and contacts

Fang Li-Min

1.
Department of Physics, Guangdong University of Education, Guangzhou 510303, China

参考文献

[1]	Wang P Y, Yang C, Li L C, Li Y R 2008 Acta Phys. Sin. 57 2340 (in Chinese) [王佩怡、杨春、李来才、李言荣 2008 57 2340]
[2]	Wu X W, Li X J 2008 Acta Phys. Sin. 57 5500 (in Chinese) [吴雪炜、刘晓峻 2008 57 5500]
[3]	Xu X F, Shao X H 2009 Acta Phys. Sin. 58 1908 (in Chinese) [徐新发、邵晓红2009 58 1908]
[4]	Zhang R Z, Wang C L, Li J C, Mei L M 2009 Acta Phys. Sin. 58 7162 (in Chinese) [张睿智、王春雷、李吉超、梅良模 2009 58 7162]
[5]	Merkle R, Maier J 2008 Angew. Chem. Int. Ed. 47 3874
[6]	Souza R A D 2009 Phys. Chem. Chem. Phys. 11 9939
[7]	Wagner T, Somorjai G A 1980 Nature 285 55
[8]	Benthem K V, Elsasser C 2001 J. Appl. Phys. 90 6156
[9]	Wang J S, Yin S, Komatsu M, Zhang Q W, Saito F, Sato T 2004 Appl. Catal. B 52 11
[10]	Mi Y Y, Wang S J, Chai J W, Pan J S, Huan C H A, Feng Y P, Ong C K 2006 Appl. Phys. Lett. 89 231922
[11]	Liu C M, Zu X T, W. L. Zhou W L 2007 J. Phys D: Appl. Phys. 40 7318
[12]	Marozau I, Shkabko A, Dinescu G, Döeli M, Lippert T, Logvinovich D, Mallepell M, Schneider C W, Weidenkaff A, Wokaun A 2009 Appl. Surf. Sci. 255 5252
[13]	Baniecki J D, Ishii M, Kurihara K, Yamanaka K, Yano T, Shinozaki K 2008 Phys. Rev. B 78 195415
[14]	Lin F, Wang S, Zheng F, Zhou G, Wu J, Gu B L, Duan W. 2009 Phys. Rev. B 79 035311
[15]	Lin F, Zheng F W, Ouyang F P 2009 Acta Phys. Sin. 58 S193 (in Chinese) [林峰、郑法伟、欧阳方平2009 58 S193]
[16]	Li Q, Fang G H, Xiong W P, Zhang Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 4170 (in Chinese) [李琦、范广涵、熊伟平、章勇 2010 59 4170]
[17]	Gao P, Wu J, Liu Q J, Zhou W F 2010 Chin. Phys. B 19 087103.
[18]	Zhang X J, Gao P, Liu Q J 2010 Acta Phys. Sin. 59 4930 (in Chinese) [张学军、高攀、柳清菊 2010 59 4930]
[19]	Graciani J, Nambu A, Evans J, Rodriguez J A, Sanz J F 2008 J. Am. Chem. Soc. 130 12056.
[20]	Payne M C, Teter M P, Arias T A, Joannopoulos J D 1992 Rev. Mod. Phys. 64 1045.
[21]	Perdew J P 1991 Physica B 172 1
[22]	Perdew J P, Wang Y 1992 Phys. Rev. B 46 12947
[23]	Langreth D C, Perdew J P 1980 Phys. Rev. B 21 5469
[24]	Perdew J P, Wang Y 1986 Phys. Rev. B 33 8800
[25]	Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892
[26]	Lin J S, Qteish A, Payne M C, Heine V 1993 Phys. Rev. B 47 4174
[27]	Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188
[28]	Teter M P, Payne P C, Allan D C 1989 Phys. Rev. B 40 12255
[29]	Pulay P 1969 Mol. Phys. 17 197
[30]	Heifets E, Eglitis R I, Kotomin E A, Maier J, Borstel G 2001 Phys. Rev. B 64 235417
[31]	Goniakowski J 1998 Phys. Rev. B 58 1189
[32]	Asthagiri A, Sholl D S 2002 J. Chem. Phys. 116 9914
[33]	Winkler B, Pickard C J, Segall M D, Milman V 2001 Phys. Rev. B 63 214103
[34]	Yang Z, Wu R, Zhang Q, Goodman D W 2002 Phys. Rev. B 65 155407
[35]	Chrétien S, Metiu H 2007 J. Chem. Phys. 127 244708
[36]	Frondelius P, H?kkinen H, Honkala K 2007 New J. Phys. 9 399
[37]	Shkabko A, Aguirre M H, Marozau I, Lippert T, Weidenkaff A 2009 Appl. Phys. Lett. 94 212102

施引文献

[1]	Wang P Y, Yang C, Li L C, Li Y R 2008 Acta Phys. Sin. 57 2340 (in Chinese) [王佩怡、杨春、李来才、李言荣 2008 57 2340]
[2]	Wu X W, Li X J 2008 Acta Phys. Sin. 57 5500 (in Chinese) [吴雪炜、刘晓峻 2008 57 5500]
[3]	Xu X F, Shao X H 2009 Acta Phys. Sin. 58 1908 (in Chinese) [徐新发、邵晓红2009 58 1908]
[4]	Zhang R Z, Wang C L, Li J C, Mei L M 2009 Acta Phys. Sin. 58 7162 (in Chinese) [张睿智、王春雷、李吉超、梅良模 2009 58 7162]
[5]	Merkle R, Maier J 2008 Angew. Chem. Int. Ed. 47 3874
[6]	Souza R A D 2009 Phys. Chem. Chem. Phys. 11 9939
[7]	Wagner T, Somorjai G A 1980 Nature 285 55
[8]	Benthem K V, Elsasser C 2001 J. Appl. Phys. 90 6156
[9]	Wang J S, Yin S, Komatsu M, Zhang Q W, Saito F, Sato T 2004 Appl. Catal. B 52 11
[10]	Mi Y Y, Wang S J, Chai J W, Pan J S, Huan C H A, Feng Y P, Ong C K 2006 Appl. Phys. Lett. 89 231922
[11]	Liu C M, Zu X T, W. L. Zhou W L 2007 J. Phys D: Appl. Phys. 40 7318
[12]	Marozau I, Shkabko A, Dinescu G, Döeli M, Lippert T, Logvinovich D, Mallepell M, Schneider C W, Weidenkaff A, Wokaun A 2009 Appl. Surf. Sci. 255 5252
[13]	Baniecki J D, Ishii M, Kurihara K, Yamanaka K, Yano T, Shinozaki K 2008 Phys. Rev. B 78 195415
[14]	Lin F, Wang S, Zheng F, Zhou G, Wu J, Gu B L, Duan W. 2009 Phys. Rev. B 79 035311
[15]	Lin F, Zheng F W, Ouyang F P 2009 Acta Phys. Sin. 58 S193 (in Chinese) [林峰、郑法伟、欧阳方平2009 58 S193]
[16]	Li Q, Fang G H, Xiong W P, Zhang Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 4170 (in Chinese) [李琦、范广涵、熊伟平、章勇 2010 59 4170]
[17]	Gao P, Wu J, Liu Q J, Zhou W F 2010 Chin. Phys. B 19 087103.
[18]	Zhang X J, Gao P, Liu Q J 2010 Acta Phys. Sin. 59 4930 (in Chinese) [张学军、高攀、柳清菊 2010 59 4930]
[19]	Graciani J, Nambu A, Evans J, Rodriguez J A, Sanz J F 2008 J. Am. Chem. Soc. 130 12056.
[20]	Payne M C, Teter M P, Arias T A, Joannopoulos J D 1992 Rev. Mod. Phys. 64 1045.
[21]	Perdew J P 1991 Physica B 172 1
[22]	Perdew J P, Wang Y 1992 Phys. Rev. B 46 12947
[23]	Langreth D C, Perdew J P 1980 Phys. Rev. B 21 5469
[24]	Perdew J P, Wang Y 1986 Phys. Rev. B 33 8800
[25]	Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892
[26]	Lin J S, Qteish A, Payne M C, Heine V 1993 Phys. Rev. B 47 4174
[27]	Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188
[28]	Teter M P, Payne P C, Allan D C 1989 Phys. Rev. B 40 12255
[29]	Pulay P 1969 Mol. Phys. 17 197
[30]	Heifets E, Eglitis R I, Kotomin E A, Maier J, Borstel G 2001 Phys. Rev. B 64 235417
[31]	Goniakowski J 1998 Phys. Rev. B 58 1189
[32]	Asthagiri A, Sholl D S 2002 J. Chem. Phys. 116 9914
[33]	Winkler B, Pickard C J, Segall M D, Milman V 2001 Phys. Rev. B 63 214103
[34]	Yang Z, Wu R, Zhang Q, Goodman D W 2002 Phys. Rev. B 65 155407
[35]	Chrétien S, Metiu H 2007 J. Chem. Phys. 127 244708
[36]	Frondelius P, H?kkinen H, Honkala K 2007 New J. Phys. 9 399
[37]	Shkabko A, Aguirre M H, Marozau I, Lippert T, Weidenkaff A 2009 Appl. Phys. Lett. 94 212102

[1]	方语萱, 杨益, 夏志良, 霍宗亮. 3D NAND闪存中TiN与氧化表面F吸附作用的第一性原理研究. , 2024, 73(12): 128502. doi: 10.7498/aps.73.20240254
[2]	莫秋燕, 张颂, 荆涛, 张泓筠, 李先绪, 吴家隐. CuSe表面修饰的第一性原理研究. , 2023, 72(12): 127301. doi: 10.7498/aps.72.20230093
[3]	林启民, 张霞, 芦启超, 罗彦彬, 崔建功, 颜鑫, 任晓敏, 黄雪. 氧化石墨烯的结构稳定性及硝酸催化作用的第一性原理研究. , 2019, 68(24): 247302. doi: 10.7498/aps.68.20191304
[4]	刘飞, 文志鹏. Zr, Nb, V在α-Fe(C)中的占位、电子结构及键合作用的第一性原理研究. , 2019, 68(13): 137101. doi: 10.7498/aps.68.20182282
[5]	黄灿, 李小影, 朱岩, 潘燕飞, 樊济宇, 施大宁, 马春兰. 第一性原理计算Co/h-BN界面上的微弱Dzyaloshinsky-Moriya相互作用. , 2018, 67(11): 117102. doi: 10.7498/aps.67.20180337
[6]	李小影, 黄灿, 朱岩, 李晋斌, 樊济宇, 潘燕飞, 施大宁, 马春兰. -(Zn,Cr)S(111)表面上的Dzyaloshinsky-Moriya作用:第一性原理计算. , 2018, 67(13): 137101. doi: 10.7498/aps.67.20180342
[7]	董珊, 张岩星, 张喜林, 许晓培, 毛建军, 李东霖, 陈志明, 马款, 范政权, 魏丹丹, 杨宗献. Ni与钇稳定的氧化锆(111)表面相互作用以及界面活性的第一性原理研究. , 2016, 65(6): 068201. doi: 10.7498/aps.65.068201
[8]	李国旗, 张小超, 丁光月, 樊彩梅, 梁镇海, 韩培德. BiOCl{001}表面原子与电子结构的第一性原理研究. , 2013, 62(12): 127301. doi: 10.7498/aps.62.127301
[9]	冉润欣, 范晓丽, 杨永良, 方小亮. 不同覆盖度下丙硫醇在Au(111)面吸附的理论研究. , 2013, 62(22): 223101. doi: 10.7498/aps.62.223101
[10]	舒瑜, 张研, 张建民. Cu 表面性质的第一性原理分析. , 2012, 61(1): 016108. doi: 10.7498/aps.61.016108
[11]	李琦, 范广涵, 熊伟平, 章勇. ZnO 极性表面及其N原子吸附机理的第一性原理研究. , 2010, 59(6): 4170-4177. doi: 10.7498/aps.59.4170
[12]	陈玉红, 曹一杰, 任宝兴. Ti原子在Al(110)表面吸氢过程中催化作用的第一性原理研究. , 2010, 59(11): 8015-8020. doi: 10.7498/aps.59.8015
[13]	孙伟峰, 李美成, 赵连城. Ga和Sb纳米线声子结构和电子-声子相互作用的第一性原理研究. , 2010, 59(10): 7291-7297. doi: 10.7498/aps.59.7291
[14]	倪建刚, 刘诺, 杨果来, 张曦. 第一性原理研究BaTiO3(001)表面的电子结构. , 2008, 57(7): 4434-4440. doi: 10.7498/aps.57.4434
[15]	马新国, 江建军, 梁培. 锐钛矿型TiO2(101)面本征点缺陷的理论研究. , 2008, 57(5): 3120-3125. doi: 10.7498/aps.57.3120
[16]	刘志明, 崔田, 马琰铭, 刘冰冰, 邹广田. Nb2H 的电子结构和相互作用. , 2007, 56(8): 4877-4883. doi: 10.7498/aps.56.4877
[17]	姚红英, 顾晓, 季敏, 张笛儿, 龚新高. SiO2-羟基表面上金属原子的第一性原理研究. , 2006, 55(11): 6042-6046. doi: 10.7498/aps.55.6042
[18]	黄晓菁, 何素贞, 吴晨旭. 金属纳米结构表面吸附的CO分子在外电场中的相互作用. , 2006, 55(5): 2454-2458. doi: 10.7498/aps.55.2454
[19]	马新国, 唐超群, 黄金球, 胡连峰, 薛霞, 周文斌. 锐钛矿型TiO2(101)面原子几何及弛豫结构的第一性原理计算. , 2006, 55(8): 4208-4213. doi: 10.7498/aps.55.4208
[20]	潘志军, 张澜庭, 吴建生. CoSi电子结构第一性原理研究. , 2005, 54(1): 328-332. doi: 10.7498/aps.54.328

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