鉛基合金薄膜量子生長模式及表面偏析的第一性原理研究.pdf

1、本文采用基于密度泛函理論的第一性原理方法研究了不同價態(tài)金屬元素摻雜對Pb薄膜穩(wěn)定性的調制，以及Friedel振蕩對合金表面偏析的影響。研究內容主要分為以下三個部分:
　　1.研究了Bi元素不同摻雜濃度對Pb(111)薄膜穩(wěn)定性的調制，主要得到以下幾點結論:摻入Bi元素，形成“類n型”摻雜（摻雜元素價電子數目大于Pb原子），Pb薄膜仍能夠表現出較強的量子尺寸效應，穩(wěn)定性表現出奇偶振蕩的規(guī)律，隨著雜質濃度的增加，拍頻周期逐漸增加;與未

2、摻雜Pb薄膜相比，量子尺寸效應減弱;襯底不改變合金薄膜的雙層生長模式，拍頻效應仍然存在，拍頻周期不變，但奇-偶轉變點位置發(fā)生改變。
　　2.研究了不同價態(tài)金屬元素對自由Pb(111)薄膜穩(wěn)定性的調制，主要得出以下幾個結論:摻雜元素種類不影響Pb(111)薄膜的雙層振蕩生長模式;在相同摻雜比例的情況下，量子尺寸效應只與價電子電子數目有關，與原子半徑及晶格常數無關;隨著摻雜金屬元素價電子數目變化，拍頻周期呈現出“余弦函數模式”:(1)

3、“類n型”摻雜，五價元素符合自由電子模型，但隨著價電子數目的增加，拍頻周期先變大隨后減小，逐漸偏離自由電子模型。(2)“類p型”摻雜，三價元素符合自由電子模型，但隨著價電子數目的減少，拍頻周期逐漸變大，偏離自由電子模型。(3)不符合自由電子模型的合金薄膜轉變點位置存在明顯相移，而符合自由電子模型的則不存在相移。
　　3.研究了Friedel振蕩對二元合金表面偏析的影響，發(fā)現在表面層以下，基體元素的Friedel振蕩決定各層的偏析行