重审 Chen 导数规则：扫描隧道显微镜中针尖轨道干涉的作用

值此 Chen 电子隧穿导数规则 [C.J. Chen, Phys. Rev. B 42, 8841 (1990)] 发表 25 周年之际，我们对其进行了修订，旨在基于第一性原理电子结构数据进行计算高效的扫描隧道显微镜 (STM) 模拟。修订后的模型允许根据不同的针尖轨道特征，通过任意能量无关的选择或基于将针尖单电子波函数/态密度投影到针尖顶端原子所获得的能量依赖加权系数，对隧穿矩阵元进行加权。通过构建，该模型包含了 STM 结中的针尖轨道干涉，并可对其进行定量分析。作为进一步的优势，修订后的模型通过使用欧拉角旋转针尖顶端的坐标系并重新定义隧穿矩阵元的加权系数，包含了任意的针尖几何取向。我们通过将该模型应用于两个近期受到关注且量子干涉效应在 STM 成像过程中起重要作用的功能化表面，展示了该模型的可靠性：N 掺杂石墨烯和 Ag(111) 表面上的磁性 Mn2H 络合物。我们发现，就计算时间而言，所提出的隧穿模型比 Bardeen 方法快 25 倍，同时保持了良好的一致性。我们的结果表明，针尖的电子结构对 STM 图像有显著影响，鉴于量子干涉效应，Tersoff-Hamann 模型并不总能提供充分的结果。对于所研究的两个表面，我们强调了 s 和 pz 针尖轨道之间干涉的重要性，这种干涉会导致 STM 图像中的显著对比度变化。