1 引
趣 ,尤其是对它们在不同衬底表面吸附行为进行了
大量的实验研究 ,其中不少研究组利用 STM 对 CuPc 分子进行了大量的研究 . 例如 ,对 CuPc 分子吸附在 [1 ] [2 ] 不同衬底表面 , 如多晶 Ag 表面 , GaAs ( 110 ) ,Cu
(100) [3 ] , 石墨和 MoS2 [4 ] , Si ( 100 ) 和 Si ( 111 ) [5 ] 以及
[3 ]
pel 等人
亚分子级分辨率的 STM 图像 . 对 M Pc ( M = Fe ,Co , Ni ,Cu) 体系 , Hipps 课题组利用超高真空 STM 观察 了它们在 Au ( 111) 表面的图像 , 发现在 STM 图像中 分子内金属离子起伏与 d 轨道组态明显有关
[7 — ] 9
其中 CuPc 和 NiPc 两类分子的金属离子为空洞 , 而
FePc 和 CoPc 分子内的金属离子却为亮斑 . 由于在常
温大气条件下 ,这类分子可以在衬底表面挪动和漂 移 ,要想观察到这类分子的亚分子级分辨率的 STM 图像和实际应用时 , 首先必须使之在衬底表面固定 下来 . 对此中科院化学所白春礼院士研究组做了大 量的研究工作 ,他们利用线性烷烃链等作为固定剂 ,
3
[6 ] Cu ( 111) 表面 等 , 进行了一系列的 STM 观察 . Lip2
第 50 卷 第 10 期 2001 年 10 月 100023290∏ ∏ (10) ∏ 207 2001 50 1877
1)
物 理 学 报
ACTA PHYSICA SINICA
2) ( 中国科学技术大学选键化学开放实验室 , 合肥 230026) ( 中国科学技术大学结构分析开放实验室 , 合肥 230026)
对第一过渡金属酞菁化合物 (Metal Phthalocyanine , M Pc , M = Sc , Ti , V , Cr ,Mn ,Fe ,Co ,Ni 和 Cu) 的电子结构和基
本物理化学性质进行了第一性原理计算 . 理论模拟出来的 STM 图像表现出亚分子结构 ,与已有的实验观察结果相
当吻合 ,且跟金属原子的 d 电子组态明显有关 . 在小偏压条件下 ,第一过渡金属首尾端 ScPc ,NiPc 和 CuPc 分子的中 央金属离子在 STM 图像表现为空洞 ,其他所有金属酞菁分子的中央金属离子均为亮斑 . 同时还研究了 ScPc 和 NiPc 中不再是空洞 ,而变为突起 . 计算结果表明当费米能级附近的金属酞菁分子轨道含有显著的 d z2 成分时 ,中心金属 离子在 STM 图像中为突起的亮斑 ,当显含 d z2 的能级与费米能级的相对距离大于偏压值时 ,STM 图像中央为空洞 . 分子的 STM 图像与偏压的关系 ,当针尖偏压分别大于 - 018V 和 017V 时 ,ScPc 和 NiPc 分子中金属离子在 STM 图像
关键词 : STM 图像模拟 , 金属酞菁 , 电子结构
PACC : 0779 , 7115 , 3115
言
近年来 ,金属酞菁分子已引起了人们广泛的兴
研究 CuPc 吸附在 Cu ( 100) 表面时获得了
国家自然科学基金 ( 批准号 :10074058) , 王宽诚博士后奖励基金和杰出青年基金 ( 批准号 :20025309) 资助的课题 .
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第一过渡金属酞菁分子的电子结构 Ξ 的第一性原理计算
李群祥 杨金龙
1) 1) 2)
李震宇 侯建国
1)
1) 2)
朱清时
1)
(2001 年 3 月 25 日收到 ;2001 年 5 月 20 日收到修改稿)
获得很平整稳定的分子膜
[10 — ] 12
2 计算方法
,

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