Предлагаемая книга является коллективной монографией, посвященной в основном обзору новых результатов теории химического взаимодействия молекул с поверхностью твердых тел — теории хемосорбции. Как совершенно справедливо отмечает редактор книги Дж. Смит, в области фундаментальных исследований хемосорбции эксперимент значительно опережает теорию. Развитие в последние годы методов фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением, дифракции медленных -электронов, метода характеристических потерь, автоионизационной спектроскопии, ион-нейтрализационной спектроскопии и т. д. позволило получать детальные сведения о положении адсорбированных атомов и молекул на поверхности, об их взаимодействиях и влиянии на электронную структуру поверхности. Эти сведения значительно превосходят имевшуюся еще сравнительно недавно информацию, почти полностью сводившуюся к данным об изотермах адсорбции и о других характеристиках адсорбции, усредненных по поверхности и(или) по энергетическому распределению. В результате возникли новые значительные возможности для критической проверки путем сопоставления с экспериментом различных теоретических разработок и модельных приближений, необходимых ввиду сложности рассматриваемых систем. Эти возможности не остались без внимания теоретиков. В последние годы существенно усовершенствовались и были созданы заново целые направления в теории хемосорбции, основанные, с учетом специфики явления, с одной стороны, на методах теории твердого тела, а с другой — на методах квантовой химии. Результаты указанного развития впервые суммированы здесь в виде монографии, причем дополнительный интерес представляет то обстоятельство, что ее авторы относятся к числу исследователей *, наиболее активно работающих в Данной области.
Содержание
Предисловие редактора перевода ............. 5
Предисловие........................ 7
ГЛАВА 1. Введение......................... 8
ГЛАВА 2. Метод функционала плотности в теории хемосорбции на
простых металлах..................... 11
2.1. Основные положения.................. 11
2.1.1. Необходимость самосогласования.......... 11
2.1.2. Метод функционала плотности........... 13
2.2 Статистический подход................. 15
2.2.1. Функция линейного отклика............ 16
2.2.2. Хемосорбция в модели «желе»; водород и щелочные металлы...................... 21
2.2.3. Влияние автоэмиссионных полей на хемосорбцию 29
2.2.4. Использование теории возмущений для учета структуры кристаллической решетки подложки. Применение теории к алюминию.............. 33
2.2.5. Учет нелинейности отклика при хемосорбции натрия 39
2.3. Подход, основанный на решении эффективных одноэлек-тронных уравнений Шредингера............. 41
2.3.1. Методы решения уравнений Кона—Шэма для хе-мосорбционных систем............... 41
2.3.2. Хемосорбция отдельных атомов на «желе»-подложке;
Н, Li, О, Na, Si и С1............... 45
2.3.3. Учет монокристаллической структуры решетки. Хемосорбция Si, О и Н на А1............. 49
2.3.4. Образование дырок в остове и релаксационные эффекты; О, Na, Si и С1.............. 53
2.4. Заключительные замечания............... 57
Литература......................... 58
ГЛАВА 3. Хемосорбция на поверхности полупроводников....... 60
3.1. Основные положения.................. 60
3.2. Объемные свойства.......,............ 62
3.3. Общие свойства поверхностей.............. 64
3.4. Методы расчета..................... 68
3.5. Чистые поверхности полупроводников.......... 73
3.6. Хемосорбция Н на поверхностях Si........... 78
3.6.1. Н на (lll)Si —простая фаза........... 78
3.6.2. Н на (111)51 — неупорядоченная структура. ... 82
3.6.3. Н на (lll)Si — тригидридная фаза........ 82
3.6.4. Хемосорбция Н на 2X1-поверхности (100) Si . ... 85
3.6.5. Взаимодействие Н с 1X1 -поверхностью (100)Si ... 87 . 3.7. Хемосорбция С1 на (lll)Si и (lll)Ge.......... 90
3.8. Хемосорбция А1 на (lll)Si............... 91
3.9. Хемосорбция А1 на (HO)GaAs............. 97
Литература......................... 99
ГЛАВА 4. Хемосорбция на металлах с d-зоной........... 102
4.1. Метод моментов.................... 104
4.2. Методы МТ-потенциала................. 106
4.3. Параметрические методы ЛК.АО............. 109
4.3.1. Метод Слэтера—Костера для чистых поверхностей 109
4.3.2. Расширенный метод Хюккеля........... 111
4.3.3. Параметрический метод ЛКАО в теории хемосорб-
ции........................ 114
4.3.4. Сильная связь................... 118
4.4. Метод линейной комбинации МТ-орбиталей (ЛКМТО) 120
4.5. Самосогласованные методы............... 125
4.5.1. Метод разложения по гауссовым функциям .... 125
4.5.2. Метод численного базисного набора........ 127
4.6. Полностью самосогласованные методы.......... 133
4.6.1. Метод псевдопотенциала.............. 133
4.6.2. Самосогласованный метод локальных орбиталей . . 143
4.7. Выводы......................... 163
Литература......................... 164
ГЛАВА 5. Кластерная теория хемосорбции.............. 167
5.1. Наиболее подходящие задачи для применения кластерного подхода...................... 168
5.2. Методы расчета кластеров................ 172
5.3. Взаимодействие кластера с окружением......... 186
5.4. Примеры кластерных расчетов.............. 193
Литература......................... 208
ГЛАВА 6. Поверхностные состояния и хемосорбция на перовскитах
с d-зоной......................... 211
6.1. Вводные замечания................... 211
6.1.1. Общие соображения................ 211
6.1.2. Перовскиты.................... 213
6.2. Кластерные модели оксидов переходных металлов .... 216
6.3. Объемные и поверхностные электронные свойства перов-скитов......................... 223
6.3.1. Объемные электронные свойства.......... 223
6.3.2. Поверхностные электронные свойства....... 228
6.3.3. Качественные особенности хемосорбции....... 233
6.3.4. Влияние электрон-электронных взаимодействий . . . 236
6.4. Состояния поверхностных кислородных вакансий..... 239
6.5. Фотоэмиссионные исследования SrTiOs.......... 242
6.5.1. Эмиссия из поверхностных состояний....... 242
6.5.2. Сравнение с теорией................ 245
6.5.3. Адсорбция кислорода на (100)5гТЮз....... 250
6.6. Выводы ........................ 252
Литература......................... 254
ГЛАВА 7. Проблемы теории хемосорбции.............. 256
7.1. Приближения локального функционала плотности и их обобщения....................... 257
7.1.1. Спектр возбуждений............... 262
7.2. Модель Андерсона................... 265
7.2.1. Хартри-фоковские расчеты для подложек, описываемых в рамках простой модели сильной связи. Поверхностные плотности состояний ......... 267
7.2.2. Обобщения модели Андерсона........... 273
Содержание
7.3. Выход за рамки приближения Хартри—Фока...... 284
7.3.1. Метод валентной связи.............. 284
7.3.2. Модель спиновых флюктуации........... 288
7.3.3. Интерполяционные методы расцепления...... 294
7.3.4. Вариационные методы............... 301
7.4. Взаимодействия между адатомами............ ЗОЬ
7.5. Фотоэмиссия...................... ^'°
7.6. Заключительные замечания............... ^^
Литература......................... ^4
Предметный указатель.................. 328
Цена: 150руб.
