惰性氣體原子與氫分子的碰撞及其吸附在石墨表面電子結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、四川大學(xué)博士學(xué)位論文惰性氣體原子與氫分子的碰撞及其吸附在石墨表面電子結(jié)構(gòu)的研究姓名：周曉林申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：原子與分子物理指導(dǎo)教師：楊向東20040601四川大學(xué)博士學(xué)位論文對(duì)此，我們通過(guò)適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換，重新構(gòu)造了非對(duì)稱(chēng)同位素替代體系在其質(zhì)心坐標(biāo)中的勢(shì)能函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，本文采用公認(rèn)精確度較高的密禍(CloseCoupling)近似萬(wàn)法，計(jì)算了上述碰撞體系的轉(zhuǎn)動(dòng)激發(fā)截面。對(duì)每一個(gè)碰撞體系，我們都分別計(jì)算了入射原子能量為0.0500

2、.IOeV0.15eV0NO。25eV時(shí)的分波散射截面和微分散射截面。通過(guò)分析和討論以上各截面值，我們歸納和總結(jié)出lieNeArKrXeHDHTDT碰撞體系的散射截面的變化規(guī)律，并詳細(xì)討論了非對(duì)稱(chēng)同位素替代碰撞體系中體系的約化質(zhì)量和入射原子能量變化對(duì)散射截面的影響，以及氫的非對(duì)稱(chēng)同位素替代分子的質(zhì)心偏移對(duì)散射截面的影響。最后，找出這些影響的規(guī)律性。在論又的第二部分，我們用密度泛函理論研究惰性氣體原子吸附在石墨單層表面的電子結(jié)構(gòu)和特征。自

3、1981年G.Binnig和H.Rohrer發(fā)明了表面測(cè)試分析儀器—掃描遂道顯微鏡(Scanningtunnelingmicroscopy簡(jiǎn)稱(chēng)STM)后，人類(lèi)才第一次能夠?qū)崟r(shí)地觀察單個(gè)原子或分子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)。這種分析儀器在研究與材料表面的電子行為有關(guān)的物理和化學(xué)性質(zhì)萬(wàn)面起著非常重要的作用，在原子與分子物理、表面利學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域中有著重大的意義和廣闊的應(yīng)用前景近卜多年來(lái)，吸附現(xiàn)象引起了人們極大的興趣，研究碳素材料及其

4、吸附氣相小分子(包括惰性氣體原子，II0，l1CII等)后所形成系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)和特性更具重要意義。本文僅對(duì)惰性氣體原子(ArKr、Ke)吸附在石墨表面上的情形進(jìn)T7理論上的探索。眾所周知，惰性氣體原子具有簡(jiǎn)單的閉殼層結(jié)構(gòu)，與被吸附表面的相互作用也較弱。因此，惰性氣體原子作為被吸附物具有很長(zhǎng)的歷史目前，描述材料表面系統(tǒng)的STM圖像較為成功的理論是由J.Tersoff和D.R.Hamann提出的(1983年)。該理論認(rèn)為，對(duì)于實(shí)驗(yàn)采用的小偏

5、電壓和小電流，研究系統(tǒng)在探針位置形成的STM圖像與隧道電流密度，亦即與費(fèi)米(Fermi)能級(jí)處電子的局域狀態(tài)密度LocalDensityofState，簡(jiǎn)稱(chēng)LDOS)有密切關(guān)系根據(jù)TersoffHamann定理可知，在STM實(shí)驗(yàn)中能否觀察到被吸附的原子或分子依賴(lài)于其改善STM探針位置吸附系統(tǒng)的Fermi能級(jí)附近的局域態(tài)密度的程度。然而，惰性氣體原子吸附在金屬或石墨表面上時(shí)，不可能改善STM探針位置Fermi能級(jí)附近的局域態(tài)密度，其原因是