Pd，Pt對(duì)O吸附在ZnO（0001）面上影響的第一性原理研究.pdf

1、ZnO是一種新型的寬禁帶半導(dǎo)體材料,禁帶寬度為3.37 eV,室溫下激子束縛能為60 meV,是制作短波長(zhǎng)激光器以及紫外探測(cè)器的理想材料。實(shí)驗(yàn)上常用貴金屬作催化劑制備ZnO。在ZnO生長(zhǎng)過程中貴金屬的催化作用一直是研究的熱點(diǎn),因此從理論上研究Pd、Pt對(duì)ZnO(0001)表面吸附氧的影響具有十分重要的意義。本文基于密度泛函理論的第一性原理的計(jì)算方法,首次系統(tǒng)研究了Pd、Pt對(duì)ZnO(0001)表面吸附氧的影響。 首先,采用基于密

2、度泛函理論(DFT)的VASP程序包對(duì)體材料ZnO的晶格常數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到ZnO與實(shí)驗(yàn)相符合的結(jié)果。 其次,本文研究了Pd對(duì)O在ZnO(0001)面上吸附的影響。對(duì)Pd、O原子分別在ZnO(0001)表面吸附和共吸附幾種吸附體系的形成能計(jì)算結(jié)果表明：(1) Pd原子的存在增強(qiáng)了氧在ZnO(0001)表面的吸附能力；(2) Pd、O原子在ZnO(0001)表面共存的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是Pd原子恒處在ZnO體系的最上面,此時(shí),氧原子位于ZnO

3、外延生長(zhǎng)位置Top位,Pd起到很好的催化劑作用。為了探討Pd作催化劑生長(zhǎng)的ZnO中是否含有Pd雜質(zhì),本文進(jìn)一步研究了Pd/ZnO(0001)-(1×1)體系中Pd原子置換襯底表面的Zn原子。計(jì)算得到Pd與襯底表面Zn原子的交換使體系的能量增加,說明在ZnO生長(zhǎng)過程中,Pd不易替代ZnO中的Zn原子,表明Pd作催化劑生長(zhǎng)的ZnO不含Pd雜質(zhì)。 最后研究了Pt對(duì)O在ZnO(0001)面上吸附的影響。對(duì)Pt、O原子分別在ZnO(000

4、1)表面吸附和共吸附幾種吸附體系的形成能計(jì)算結(jié)果表明：(1) Pt原子的存在增強(qiáng)了氧在ZnO(0001)表面的吸附能力；(2) Pt、O在znO(0001)表面共存的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是Pt原子恒處在ZnO體系的最上面,此時(shí),氧原子吸附在ZnO外延生長(zhǎng)的位置,Pt起到很好的催化劑作用.進(jìn)一步計(jì)算研究了Pt/ZnO(0001)-(1×1)體系中Pt原子置換襯底表面的Zn原子。計(jì)算得到Pt與襯底表面Zn原子的交換使體系的能量增加,說明在ZnO生長(zhǎng)過程