色散修正 DFT 研究平坦与阶梯 Au 表面上的并五苯薄膜

本文提出了一项关于并五苯超薄薄膜在平坦 [(111)] 和阶梯 [(455)] Au 表面上的密度泛函理论研究。我们利用 PBE 和 optB86b-vdW 泛函进行了晶体和电子结构计算，并研究了从单个孤立分子到 4 个单分子层覆盖度的不同覆盖度下长程 Van der Waals 相互作用的影响。对于孤立分子，两种泛函均得出空心位是最稳定的位点，而在 optB86b-vdW 情况下，bridge-60 位点的能量非常接近。发现孤立并五苯在台阶边缘的结合强度远大于在台面位点上的结合强度。对比了不同实验报道的单层结构，发现 (6 x 3) 晶胞在能量上比 (2 x 2 $\sqrt{7}$) 和 (2 x $\sqrt{31}$) 晶胞更稳定。对于单分子层薄膜，色散修正计算倾向于台面上的平坦并五苯分子，而标准 (PBE) 计算则发现倾斜和平坦构型在能量上相似（在 (111) 表面上）或倾向于倾斜构型（在 (455) 表面上）。使用 optB86b-vdW 泛函进行的 PDOS 计算显示，与 (111) 表面相比，(455) 表面的分子轨道在 Au 态上具有更大的色散，表明在并五苯 - 金界面处电荷载流子传输增强，有利于阶梯表面。从第二单分子层开始，两种泛函均倾向于两种表面的倾斜构型。我们的结果强调了色散修正对于并五苯在金上等松散结合系统的重要性，以及台阶边缘在决定多层薄膜结构和有机分子 - 金属界面电荷转移中的作用。