第一原理計算による結晶成長理論

基于第一性原理计算的晶体生长理论

基本信息

批准号：
04227209
负责人：
小林功佳
金额：
$ 0.45万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04227209/
关键词：
ステップ結晶成長走査トンネル顕微鏡グラファイト

项目摘要

表面上のステップの状態を調べることは結晶成長のメカニズムを明らかにするための一つの重要な鍵となる。本研究ではグラファイトのステップの状態を第一原理的なバンド計算により明らかにした。ステップの状態を調べる上で画期的な実験手段は走査トンネル顕微鏡(STM)である。グラファイトのSTM像ではグラファイトの電子状態を反映して、原子が一つおきに見える三角格子像が得られることが知られているが、そのほかにも、探針の影響、局所的な欠陥、下地の影響などにより様々なSTM像が得られることが知られている。特に、グラファイトのステップ付近では√<3>×√<3>構造が見られ、さらに正常なグラファイト像からのずれがステップに近づくにつれて連続的に大きくなることが報告されている。そこで、グラファイトのステップでの電子状態を理論的に調べるためにLCAO-DV-Xα法を用いてバンド計算を行った。その結果、特徴的なこととしてステップに局在した状態がフェルミ・レベルにあらわれることがわかった。また、STM像を計算するとテラスで見られるものと似たような三角格子像が得られるが、そのピークはステップから遠ざかるにつれて次第に原子位置からずれてゆくことがわかった。さらにSTSでは局在レベルを反映してステップ付近でフェミ・レベルにピークがあらわれ、そのピークは、ステップから遠ざかるにつれて次第に減衰し、ステップから5原子程度でほとんどバルクの状態と変わらないことがわかった。

检查表面台阶状态是阐明晶体生长机制的重要关键。在这项研究中，通过第一性原理能带计算阐明了石墨台阶的状态。扫描隧道显微镜 (STM) 是一种用于研究台阶状态的创新实验工具。众所周知，在石墨的STM图像中，得到了每隔一个原子可见的三角形晶格图像，反映了石墨的电子状态。众所周知，由于石墨的影响，可以获得各种STM图像。特别地，据报道，在石墨台阶附近观察到√<3>×√<3>结构，并且随着石墨图像接近台阶，与正常石墨图像的偏差不断增加。因此，我们使用 LCAO-DV-Xα 方法进行能带计算，从理论上研究石墨步骤中的电子态。结果发现，阶跃定域态特征性地出现在费米能级处。此外，在计算STM图像时，得到了与台阶上看到的类似的三角晶格图像，但随着距台阶距离的增加，峰值逐渐偏离原子位置。此外，在STS中，在台阶附近的女性水平处出现峰值，反映了定位水平，并且该峰值随着远离台阶而逐渐衰减，并且发现状态与大约在大约的体状态几乎没有变化。距离步骤 5 个原子。