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Ir(110)表面原子结构、氧原子吸附和STM图像的第一性原理研究
摘要：本文基于第一性原理密度泛函理论，研究了Ir(110)表面的原子结构以及氧原子在该表面的吸附行为。通过计算得到了Ir(110)表面的优化结构和电子结构，并进一步研究了氧原子在不同位置吸附时的稳定性和电子结构。最后，通过模拟得到了STM图像，用于对比实验观测结果，验证了计算方法的准确性。
1.引言
金属表面的原子结构和表面吸附行为对于理解表面性质和表面反应机制具有重要意义。Ir是一种有很高应用潜力的金属材料，其(110)面具有良好的稳定性和热稳定性，因此对其进行研究具有重要意义。此外，氧原子在金属表面的吸附行为也是研究的热点，对于催化反应和氧化还原等过程具有重要影响。
2.方法
本文使用第一性原理密度泛函理论方法，基于VASP软件包对Ir(110)表面的原子结构和吸附行为进行研究。计算方法采用了广义梯度近似(GGA)的交换关联泛函，以及平面波基组和赝势。通过结构优化计算得到表面的优化结构，并进一步研究吸附行为和电子结构。
3.结果和讨论
通过结构优化计算得到了Ir(110)表面的优化结构，发现在优化中表面出现了明显的重构现象。计算得到的晶格参数和实验结果吻合较好，验证了计算方法的准确性。通过计算表面电子态密度和态数分布，分析了表面的电子结构特性。
接下来研究了氧原子在Ir(110)表面的吸附行为。通过计算不同位置上氧原子吸附时能量的变化，确定了氧原子的吸附位置及其稳定性。计算结果表明，氧原子更倾向于吸附在镇外(hollow)位和顶位(top)。此外，计算得到了吸附后的体系的几何结构和电子结构。
最后，根据所得到的原子结构和吸附行为，模拟了STM图像。通过计算得到的STM图像可以看出，吸附在不同位置的氧原子的STM图像具有不同的形态。这一结果与实验中的观测结果相吻合，验证了计算方法的准确性。
4.结论
本文基于第一性原理密度泛函理论，研究了Ir(110)表面的原子结构、氧原子吸附行为以及STM图像。计算结果表明，Ir(110)表面具有较好的稳定性和热稳定性。氧原子在表面的吸附倾向于镇外位和顶位。STM图像的模拟结果与实验观测结果相吻合，验证了计算方法的准确性。