超高真空原子尺度Au_(x)/Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布测量研究

作者：冯婕; 郭强; 舒鹏丽; 温阳; 温焕飞; 马宗敏; 李艳君; 刘俊; 伊戈尔·弗拉基米罗维奇·雅明斯基

来源：Acta Physica Sinica, 2023, 1-22.

• 开尔文探针力显微镜
• Si(111)-(7×7)
• 局域接触势能差
• 表面电荷

原子尺度表面吸附金原子的物理化学性质对研究纳米器件的制备以及表面催化等起着非常重要的作用。本文利用调频开尔文探针力显微镜研究了室温下金在Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布的特性。首先，利用自制超高真空开尔文探针力显微镜成功得到了原子尺度Au在Si(111)-(7×7) 不同吸附位的表面形貌与局部接触电势差；其次，通过原子间力谱与电势差分析了Au/Si(111)-(7×7) 特定原子位置的原子特性，实现了原子识别；并通过结合差分电荷密度计算解释了Au/Si(111)-(7×7)表面间电荷转移与Au的吸附特性。结果显示，Au原子吸附有单原子和团簇形式。其中，金团簇以六个原子为一组呈六边形结构吸附于Si(111)-(7×7) 的层错半单胞内的三个中心原子位；单个金原子吸附于非层错半单胞的中心顶戴原子位；同时通过电势差测量得知单个金原子和金团簇失去电子呈正电特性。表面差分电荷密度结果显示金在吸附过程中发生电荷转移，失去部分电荷，使得吸附原子位置上的功函数局部减少。在短程力、局域接触势能差和差分电荷密度发生变化的距离范围内，获得了理论和实验之间的合理一致性。

• 出版日期2023-3-28
• 单位中北大学