金属薄膜表面化学反应活性中的量子尺寸效应-物理学进展.pdf

　第 28 卷 第 2 期 物 　理 　学 　进 　展 Vol . 28 No . 2 　 　2008 年 6 月 PRO GR ESS IN P H YSICS J un . 2008 　 文章编号 (2008) 020 14612 金属薄膜表面化学反应活性中的量子尺寸效应 1 1 1 1 2 2 2 ,1 马旭村 ,姜 　鹏 ,宁艳晓 ,宋灿立 ,陈 　曦 ,贾金锋 ,薛其坤 ( 1. 中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室 ,北京 100080 ; 2 . 清华大学物理系 ,北京 100084) 摘要 : 　本文首先简要介绍了金属薄膜的量子尺寸效应及其对表面化学性质的影响 ,然后对 Pb/ Si 体系量子尺寸 效应的近期研究进行了综述 ,最后详细介绍了量子效应对表面化学反应活性的影响 。扫描隧道显微镜观察表明: ( ) 在 Pb 111 单晶薄膜表面上的分子吸附和氧化反应随着薄膜厚度一个原子层一个原子层变化时会出现振荡现象 。 通过研究薄膜中量子阱态的形成 、费米能级处电子态密度的变化与薄膜的表面反应活性之间的关系 ,我们从实验 上直接定量地证明了量子尺寸效应对表面反应活性的调控作用 。 ( ) 关键词 :量子尺寸效应 ; 电子结构 ; Pb 111 薄膜 ;表面吸附和氧化 ;扫描隧道显微镜/ 谱 中图分类号 :O484 　文献标识码 :A 从理论上给出了 H2 分子与 Ni 、Cu 、Pt 和 A u 四种 ( ) 0 　引言 金属表面相互作用的强弱变化趋势 如图 1 所示 。 可以看出 ,过渡金属比贵金属有更强的化学活性 ,这 理解和控制金属表面的化学活性一直是人们梦 与已知的实验结果是一致的[2 ] 。 寐以求的一个 目标 。人们对金属表面活性的理解首 那么如何控制和改变金属表面的化学活性呢 ? 先是从认识简单金属表面开始的。在这方面的研究 通常的做法是改变物质的组分 ,也就是引进外来元 中 ,丹麦科 学家 N r skov 等人做 出了重要 的贡 素形成合金 ,进而改变其化学性质[4～7 ] 。例如 ,2005 献[ 1～3 ] 。在安德森理论的基础上 ,他们提出了 d 轨 年 ,美国 Goo dman 研究组系统地研究了在 Pd 与 ( ) ( ) ( ) 道杂化 dhybridization 图像 ,也就是综合考虑金属 A u 100 和 A u 111 两种表面形成的合金中 , Pd 元 ( ) (