N0多层膜局域结构的多重散射簇理论研究2.pdf

物理化学学报 (WuliHuaxueXuebao) 1394 ActaPhys．一Chim．Sin．．2004，2O(11)：1394～1398 November N20多层膜局域结构的多重散射簇理论研究 吴太权 唐景昌 沈少来 曹 松 李海洋 (浙江大学物理系，杭州 310027) 摘要 利用多重散射簇 (multiplescatteringcluster，MSC)方法计算了NzO多层膜中氮原子的l芯态近边x射线 吸收精细结构 (nearedgeX-rayabsorptionfinestructure，NEXAFS)谱，首次给出N2O多层膜局域结构的模型． MSC研究显示多层膜中NO分子以短程有序的分层错位链结构排列，并求得链中相邻分子间距为0．233nm和 相邻分子层之间距离为0．240 0．245nm．用自洽场离散变分 (discretevariation，DV)XO／方法计算的NO多层 膜电子结构支持了MSC的计算结果；阐明了NEXAFS谱中弱结构的物理起源 ．对NO多层膜中分子之间相互 作用的分析显示No多层膜的结构具有分子自组装的特性 ． 关键词： 多重散射簇方法， 近边x射线吸收精细结构， No多层膜局域结构， DV．XOt方法 中图分类号： O641 近年来，线性非对称分子NzO的凝聚和该分 7r、 等空态和形状共振态)，最后退激发同时发 子与固体表面的相互作用引起了众多研究者的兴 射Auger电子或荧光 ．在研究Auger电子发射时， 趣 “刮．N20分子的线性非对称结构为N一=N =O一． 我们认为样品对x射线的吸收概率与Auger电子 Ceballos等n测量了N20多层膜和NzO在 Cu(100) 的发射概率成正比，而后者又正比于中间光电子的 和Ag(110)表面吸附的近边X射线吸收精细结构 激发概率，这样就可以利用光电子衍射的多重散射 (NEXAFS)谱 ．他们对NzO在Cu(100)和Ag(110) 理论来计算中间光电子的激发概率，并以此来描述 表面上的分子吸附提出了一些吸附模型，但迄今尚 NEXAFS谱，这就是MSC理论方法的基本原理 ． 未对NO多层膜结构及N20凝聚相原子结构进行 上述理论方法在许多分子吸附系统中得到成功应 分析和研究 ． 用 “．MSC的相关计算公式可参见文献 9【—10】． NEXAFS谱被称作凝聚态物质局域结构的 “指 考虑到NzO分子中两个氮原子不等价，因此用 纹分析”旧，但是仅从实验谱线并不能获得全部的结 MSC计算氮的1SNEXAFS谱时，应该分别计算 构信息，这些信息的获取还依赖于对实验NEXAFS NzO分子中的中心氮原子Nc和终端氮原子N 的 谱的理论计算及比较分析 ．多重散射簇 (MSC)方 贡献，再把二者相加，这一点是本文进行MSC分析 法就是一种有效的理论分析方法一 ．本文用MSC 的关键所在 ． 方法计算了N。O多层膜的NlSNEXAFS谱，给出 了多层膜局域结构模型以及相应的结构参数 ． 2 结果和讨论 2．1 N2O多层膜 N1sNEXAFS谱的特点 1 计算NEXAFS的MSC方法 Ceballos等n测量了N2O多层膜的NlSNEX— 在计算NEXAFS过程中，x射线激发样品中 AFS谱 (见图l(d))．该实验谱有两个特点：(1)存 原子的芯态电子 (如 l)，被激发的电子受激脱离称 在两个强度近似相等的峰，已知这是N 和NT的lS 为吸收中心的原子，或直接发射光电子，或成为在 电子受激跃迁到NzO分子的第一个空 7r轨道所 固体表面区域运动的中间光电子 ．中间光电子受 致．接着是两组很宽的弱结构，