Pb(111) 表面的原子氧吸附与初始氧化：一项密度泛函理论研究

我们利用广义梯度近似下的密度泛函理论和超胞方法，研究了原子氧在 Pb(111) 表面的吸附。系统考察了 Pb(111) 表面纯表面及次表面氧结构在广泛覆盖度和吸附位点下的原子与能量性质。研究发现，在所考虑的全部覆盖度范围内，fcc 位点和 tetra-II 位点（定义见正文）分别是表面吸附和次表面吸附的能量优选位点。表面和次表面氧的结合能随覆盖度单调增加，且后者始终高于前者，这表明了氧岛（团簇）形成的趋势以及次表面吸附具有更高的稳定性。文中给出了低覆盖度和高覆盖度下原子氧的表面与次表面扩散路径能量学，以及从表面位点穿透至次表面位点的活化能垒。特别是，研究表明在低覆盖度（$\Theta$=0.25）下，从表面 hcp 位点穿透至次表面 tetra-I 位点的能垒仅为 65 meV。此外，还详细研究并讨论了 O/Pb(111) 系统的其他性质，包括电荷分布、晶格弛豫、功函数和电子态密度，这些结果一致表明随着氧覆盖度的增加，离子型 O-Pb 键逐渐趋于稳定。