Si(100)表面吸附Sr的建模与第一性原理计算

摘要

为了研究Sr在Si(100)表面的稳定吸附结构和吸附特性,采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,通过改变Sr在Si(100)表面的覆盖度和吸附位置,计算了Si(100)表面吸附Sr的吸附能、电子态密度、电子布居、电荷密度和差分电荷密度。计算结果表明,三种吸附位置中,空位的吸附能最低,Sr与Si(100)表面的作用力最大,结构最稳定;覆盖度越低,吸附能越小,Sr与Si(100)表面的作用力越大,吸附结构越稳定。Sr、Si原子间的作用力主要由Sr的3d轨道电子和Si的3s、3p轨道电子杂化耦合作用(d-sp3杂化)贡献,包括共价键和离子键。共价键和离子键的强度均随覆盖度增大而减弱,这可能是由于Sr与Sr之间的排斥力减弱了Sr与Si之间的作用力,并且这种排斥力随覆盖度增大而增大。