《表1 Zn O (110) 与Zn O (110) -O二维膜的结构参数》

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《ZnO(110)单层膜对O的自吸附及其电子结构的研究》

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ZnO（110）与ZnO（110）-O二维膜的结构参数如表1所示。从表1中可以看出，原始的ZnO（110）二维膜中存在着两种Zn-O键，Zn-O键长分别为0.1764 nm和0.1826 nm，两者长度较为接近。原始的Zn O（110）二维膜中也存在着两种O-Zn-O键角，分别为140.937°和107.660°，两者差别较大，这种结构在原始的Zn O（110）二维膜中表现为不对称的Zn-O链结构，Zn-O链之间的距离为0.6082 nm。对比O吸附Zn O（110）-O二维膜结构可以看出，O吸附之后，ZnO（110）二维膜中Zn-O键长分别增大到0.1992 nm和0.1973 nm，两者长度也更为接近。O-Zn-O键角度均变为108.044°，表现为ZnO（110）二维膜结构对称度的增强，Zn-O链之间的距离减小为0.5628 nm。从O吸附的结构来看，其Zn-O键长度为0.1858 nm，此值大于原始ZnO（110）膜中的Zn-O键长度而小于吸附体中的Zn-O键长度。吸附的O原子同膜内的Zn、O原子形成的O-Zn-O键角度为90.419°和89.529°，表明ZnO（110）膜对O原子的吸附为倾斜的吸附。吸附体吸附在本底膜上往往形成与本底膜不同的结构和结合性质，吸附的难易程度也影响膜的制备难易，表2给出了原始ZnO（110）二维膜和O吸附ZnO（110）-O二维膜中的Zn-O结合性质、磁性和吸附能。表中的O1和O2表示二维膜内的O，OA表示吸附O。由表2可以看出，原始ZnO（110）二维膜中长度分别为0.1764 nm和0.1826 nm的两种Zn-O键，其数量分别为0.58和0.4，而O吸附ZnO（110）-O二维膜中的这两种Zn-O键，其数量分别减小到0.33和0.17，吸附原子与Zn形成的Zn-O键数量为0.31，表明经过O的吸附，Zn O（110）二维膜内原子离子性结合的增强。而顶位吸附的O与Zn形成的键也呈偏离子性，表明这种吸附为偏库仑作用的吸附，O的吸附也造成Zn O（110）膜向离子性结合转变。由磁性质结果可以看出，原始ZnO（110）二维膜为顺磁性材料，而O吸附Zn O（110）-O二维膜则转变为反铁磁性材料，这可能是吸附O之后膜材料引发的结构变化和电子云对称性改变导致的。吸附能是低维材料吸附杂质所需要的能量，其大小可以判断吸附的难易程度，吸附能的计算由式1给出，其中EZnO（110）-O为吸附体系的总能，EZnO（110）为吸附载体膜的总能，EO为O原子的化学势。从吸附能结果数据可以看出，Zn O（110）二维膜Zn顶位吸附单个O形成偏离子结合的吸附体需要的能量为-1.83 e V，表明Zn O（110）二维膜材料吸附O原子之后能量有所降低，这是二维膜材料较高的表面能引起的。