Al₃V表面氧吸附的第一性原理研究

高翔¹，张桂凯²，向鑫²，罗丽珠¹，汪小琳³

1. 表面物理与化学重点实验室2. 中国工程物理研究院材料研究所3. 中国工程物理研究院

摘 要：采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了低指数Al₃V表面的表面能,分析其稳定性;然后采用最稳定表面研究了Al₃V表面的O吸附行为以及合金元素的影响。结果表明,终止于Al原子的（110）面是最稳定的表面。O原子倾向于吸附在（2×1）-（110）-Al表面桥位,且随着覆盖度增加,O吸附的稳定性增加。从态密度（density of states, DOS）分析和O与表面各原子的间距可以推断,该表面在氧化的初始阶段发生Al的氧化和V的内氧化,氧化后有可能形成具有保护性的Al₂O₃膜。合金元素Ti和Cr均倾向于占据表面第2层V原子位,且都促进O原子在表面的吸附,但二者的作用机制不同,Ti与O相互作用较强,从而降低了Al与O的相互作用,在氧化过程中Ti与Al有可能同时氧化,从而形成Al和Ti的混合氧化物;Cr对于Al和O的相互作用有微弱的增强作用,使得O的吸附更加稳定,可能会促进Al的氧化,从而形成保护性的Al2O3。

关键词：第一性原理;Al₃V表面;氧吸附;