本文關(guān)鍵詞：非常規(guī)配位原子鍵合的電子計量譜研究

  更多相關(guān)文章： 納米團簇和固體表面 釘扎和極化 鍵弛豫理論 第一性原理計算 能級偏移 結(jié)合能

【摘要】：在納米材料和體材料表面的一系列研究中,人們致力于開拓并透徹了解這兩者所具有的新穎的物理特性。在研究納米材料系統(tǒng)有關(guān)的現(xiàn)象時,因為經(jīng)典力學(xué)和熱力學(xué)理論等理論方法都遇到了一些難以突破的瓶頸,致使相關(guān)的實驗測量優(yōu)先于理論的研究。本文我們從幾個方面來闡述非常規(guī)配位原子的計量光電子能譜。首先,本文我們使用原子配位這一概念,將納米顆粒、固體表面、界面與合金聯(lián)系在一起。通過構(gòu)筑 配位-鍵-電子‖弛豫的理論模型,揭示納米材料不同于單原子和理想塊體材料的相關(guān)物理機制。其次,本文從局域鍵平均的角度出發(fā),研究原子尺度局域化學(xué)鍵的形成與弛豫以及相應(yīng)電子與能量的變化。此外,我們通過外場刺激實現(xiàn)可控的 配位-鍵-電子‖弛豫,調(diào)制了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和宏觀物性。本論文主要內(nèi)容概括如下:(1)系統(tǒng)地研究了低配位體系表層、表層缺陷的能級偏移,建立了光電子能譜(XPS)能級偏移的配位規(guī)則。(2)系統(tǒng)地研究了混配位體系界面、合金、原子摻雜的能級偏移。鍵弛豫理論與第一性原理計算相結(jié)合,建立了能級移動與材料組分和原子配位的解析函數(shù)關(guān)系。(3)研究氧、氫在固體表層的化學(xué)吸附,提出了區(qū)域選擇電子能譜(ZPS)技術(shù),從XPS中提取了材料表面的原子配位、鍵長、鍵能、極化和釘扎等定量信息。(4)研究納米晶體的尺寸效應(yīng)和溫度效應(yīng),建立了原子配位與尺寸和溫度的解析函數(shù)關(guān)系。本文主要探討了原子配位對化學(xué)鍵、電子和能量的影響。第一性原理計算、XPS實驗和理論預(yù)測的結(jié)果表明,低配位原子間相互作用是引起化學(xué)鍵弛豫、能級移動、釘扎和極化的根本原因。此外,我們從理論上預(yù)測了鍵應(yīng)變、鍵能密度、原子結(jié)合能以及它們配位關(guān)聯(lián)的定量信息,這些信息將為納米晶體的設(shè)計提供非常有用的幫助。
【關(guān)鍵詞】：納米團簇和固體表面 釘扎和極化 鍵弛豫理論 第一性原理計算 能級偏移 結(jié)合能
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O641.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 電子計量譜學(xué)概述10-11
• 1.2 原子配位體系11-13
• 1.2.1 原子配位體系分類11-12
• 1.2.2 原子低配位體系12
• 1.2.3 原子混配位體系12-13
• 1.3 配位-化學(xué)鍵弛豫13
• 1.4 光電子能譜現(xiàn)有的理論和研究現(xiàn)狀13-21
• 1.4.1 表面和塊體的結(jié)合能13-16
• 1.4.2 能級偏移的尺寸效應(yīng)16-18
• 1.4.3 能級偏移的溫度效應(yīng)18-19
• 1.4.4 原子吸附與合金界面19-21
• 1.5 本論文選題依據(jù)和主要內(nèi)容21-23
• 第2章 基本原理和方法23-41
• 2.1 緊束縛近似23-25
• 2.2 鍵弛豫原理和非鍵電子極化25-28
• 2.2.1 晶體勢能的變化25-27
• 2.2.2 鍵弛豫理論27-28
• 2.2.3 非鍵電子極化28
• 2.3 BOLS理論的拓展28-35
• 2.3.1 表面缺陷和原子吸附28-30
• 2.3.2 尺寸效應(yīng)30-31
• 2.3.3 溫度效應(yīng)31-33
• 2.3.4 混配位效應(yīng)33-34
• 2.3.5 哈密頓量的微擾34-35
• 2.4 價帶和非鍵態(tài)35-36
• 2.4.1 價電子的多樣性與四面體成鍵調(diào)制價帶電子35-36
• 2.4.2 非鍵態(tài)36
• 2.5 解譜規(guī)則及參數(shù)定量化36-38
• 2.5.1 解譜規(guī)則36-37
• 2.5.2 鍵能密度ED和原子結(jié)合能EC37-38
• 2.6 第一性原理計算38-40
• 2.6.1 密度泛函理論介紹38-39
• 2.6.2 泛函簡介39
• 2.6.3 計算軟件簡介39-40
• 2.7 本章小結(jié)40-41
• 第3章 原子配位分辨表面和團簇結(jié)構(gòu)41-60
• 3.1 原子配位對表面芯能級偏移的影響41-42
• 3.2 BOLS-TB解譜42-43
• 3.3 原子配位分辨表面晶體結(jié)構(gòu)43-48
• 3.3.1 原子配位分辨面心立方(fcc)結(jié)構(gòu)：Ir(100)，(111)和(210)面43-45
• 3.3.2 原子配位分辨體心立方(bcc)結(jié)構(gòu)：Li(110)和Na(110)面45-46
• 3.3.3 配位分辨金剛石(diamond)結(jié)構(gòu)：Si、Ge的(100)與(111)面46-48
• 3.4 原子配位分辨團簇結(jié)構(gòu)48-54
• 3.4.1 Na和Pb團簇解譜48-51
• 3.4.2 第一原理計算Na團簇的能級偏移51-54
• 3.5 原子配位缺陷引起Si表面的能級移動54-56
• 3.6 相關(guān)化學(xué)鍵的信息56-58
• 3.7 本章小結(jié)58-60
• 第4章 低配位原子的尺寸和溫度效應(yīng)60-69
• 4.1 尺寸效應(yīng)引起鍵-電子弛豫60-61
• 4.2 尺寸減少引起Pb和Mo團簇價帶電子極化61-63
• 4.3 定量Pb團簇能級移動的尺寸效應(yīng)63-66
• 4.4 定量Na團簇鍵應(yīng)變和配位數(shù)66-67
• 4.5 定量Ir(111)面能級移動的溫度效應(yīng)67-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 第5章 表面原子吸附的界面效應(yīng)69-77
• 5.1 區(qū)域選擇光電子能譜69
• 5.2 界面結(jié)合能的計算69-71
• 5.3 Ge表面氫化和氧化71-73
• 5.4 Au表面的吸附和氧化73-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 第6章 原子摻雜和合金的混配位效應(yīng)77-89
• 6.1 原子摻雜Sc13團簇的混配位效應(yīng)77-80
• 6.2 LiNa合金的混配位效應(yīng)80-84
• 6.3 稀有氣體He摻雜Na團簇84-88
• 6.4 本章小結(jié)88-89
• 第7章 總結(jié)與展望89-91
• 7.1 全文總結(jié)89-90
• 7.2 工作展望90-91
• 參考文獻91-103
• 致謝103-104
• 攻讀博士學(xué)位發(fā)表的學(xué)術(shù)論文104-105

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