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文檔簡介
1、自納米材料被發(fā)現以來,人們對它的探索就從未停歇,一直以來都是材料科學研究的熱點。納米材料表現出各種異于塊體材料的新奇而迷人的特性,其在應用方面的巨大潛力令世人矚目。探究其反常特性背后的物理機制是非常重要并極具價值的。然而將經典的理論模型直接應用于納米材料均遇到了不同程度的阻礙,因此需要建立一個能夠合理解釋和預測納米材料特性的全新的理論模型。
我們以低配位原子作為切入點,在鍵弛豫理論的框架內對納米材料進行探討。低配位原子普遍的存
2、在于任何材料中,但是在塊體材料中低配原子所占比例極小,其對材料性能的影響微乎其微。而納米材料中低配位原子占了很大的比例,其對材料的性能有著極大的影響。
本文根據鍵弛豫理論和緊束縛近似,并結合 X射線光電子能譜和選區(qū)標定光電子譜,對金表面、氧化和原子團簇的局部鍵弛豫和能級偏移進行分析,探討其能級偏移的尺寸效應。具體工作和結果如下:
1.鍵弛豫理論認為,低配位原子間的鍵將會變短變強,導致了電子和能量局域致密化,這將對晶體
3、勢產生微擾,使得表面的芯能級發(fā)生偏移。我們能夠從理論上得到芯能級偏移與尺寸的對應關系。根據這個關系,可以對Au表面4f7/2芯能級的 XPS進行解譜,得到孤立原子的結合能和塊體能級的偏移等重要的定量信息,并對相關的物理量進行了預測。
2.利用ZPS方法對Au表面發(fā)生氧化時4f7/2芯能級的偏移進行分析,結果顯示強氧化性 O原子的引入擾亂了表面的晶體結構和局部勢場,引起表面形態(tài)的重構和芯能級的偏移。而表面重構對芯能級偏移亦有影響
4、。
3.對Au原子團簇芯帶和價帶進行 ZPS分析,得到其各能級相對于塊體材料的偏移量。原子團簇的能級均發(fā)生向深層的偏移,證實了BOLS理論的觀點。此外,我們還發(fā)現芯帶各能級的偏移量相同,而價帶各能級偏移量大于芯帶能級,并且價帶頂端的能級要比底部的偏移量大。這意味著Au原子團簇的價帶相比于塊體材料來說變窄了,從而降低了價帶電子發(fā)生躍遷所需的能量。此外,還得到芯能級尺寸效應的關系式,與實驗數據有很好的一致性。
理論分析與
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