未重构的 $\alpha$-Al$_2$O$_3$(0001) 表面具有非均匀性和粗糙性
材料科学
2026-03-30 v1 化学物理
摘要
氧化铝（AlO）是薄膜生长和非均相催化的关键材料，其中原子表面结构对性能有至关重要的影响。利用非接触原子力显微镜（nc-AFM）结合密度泛函理论（DFT）计算，我们挑战了未重构 -AlO(0001) 表面是原子级平坦且均匀 Al 终止的常见假设。这种被广泛接受的体相终止满足极性补偿要求，但导致表面 Al 阳离子高度欠配位。尽管这些 Al 阳离子有显著的向内弛豫，我们发现 (1×1) 表面相对于在 1000°C 以上高温形成的 表面重构在热力学上是不稳定的。nc-AFM 对未重构表面的成像显示粗糙且无序的形貌，仅有纳米尺度区域呈现有序的 Al 终止 (1×1) 结构。我们的结果表明，未重构的 AlO(0001) 表面本质上是具有非均匀性的，弥合了相互矛盾的实验观测，并挑战了常用原子模型的正确性。
引用
@article{arxiv.2603.26201,
title = {The Unreconstructed {\alpha}-Al$_{2}$O$_{3}$(0001) Surface is Inhomogeneous and Rough},
author = {Johanna I. Hütner-Reisch and Andrea Conti and David Kugler and Florian Mittendorfer and Michael Schmid and Ulrike Diebold and Jan Balajka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.26201},
year = {2026}
}