当前位置: X-MOL 学术Surf. Sci. › 论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Density functional theory-based investigation of hydrogen adsorption on zinc oxide (101¯0) surface: Revisited
Surface Science ( IF 1.9 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1016/j.susc.2020.121726
Manuel M. Balmeo , John Symon C. Dizon , Melvin John F. Empizo , Erick John Carlo D. Solibet , Verdad C. Agulto , Arnel A. Salvador , Nobuhiko Sarukura , Hiroshi Nakanishi , Hideaki Kasai , Allan Abraham B. Padama

Abstract Density functional theory based calculations with Hubbard correction (DFT + U) were performed to investigate the effects of varying coverage and different adsorption sites on hydrogen (H) adsorption on zinc oxide (ZnO) ( 10 1 ¯ 0 ) surface. Results show that H adsorption on top of oxygen (O) at low coverage (0.25 monolayer, ML) shifts the conduction band below the Fermi level and narrows the band gap. These phenomena are attributed to the charge transfer between H and the surface zinc (Zn) and O atoms. On the other hand, the H adsorption on top of Zn at low coverage (0.25 ML) shows an overlapping of H, Zn, and O states while maintaining the semiconductor nature of the system. At high coverage (1.0 ML), a charge accumulation layer on the surface forms, and the mechanisms that govern the interactions of H atoms when adsorbed exclusively on top of Zn or top of O are found to be similar with the low coverage cases. Lastly, at full coverage (2.0 ML), the effect of H on top of Zn is more evident as the system retained its semiconducting property. The adsorption energy is enhanced due to the reinforced overlapping of the H, Zn, and O states and due to the possible attraction between the adsorbed H atoms. The properties and stability of full-coverage adsorption were explained based on the findings on high- and low- coverages adsorption. The findings of the study will aid in understanding the interaction of H with the ZnO surface toward the further development of ZnO's optoelectronic applications.

中文翻译:

基于密度泛函理论的氧化锌(101¯0)表面氢吸附研究:重新审视

摘要 进行了基于密度泛函理论的计算和哈伯德校正 (DFT + U),以研究不同覆盖率和不同吸附位点对氧化锌 (ZnO) ( 10 1 ¯ 0 ) 表面上氢 (H) 吸附的影响。结果表明,在低覆盖率(0.25 单层,ML)下氧 (O) 顶部的 H 吸附使导带移动到费米能级以下并缩小带隙。这些现象归因于 H 与表面锌 (Zn) 和 O 原子之间的电荷转移。另一方面,在低覆盖率 (0.25 ML) 下,Zn 顶部的 H 吸附显示出 H、Zn 和 O 状态的重叠,同时保持系统的半导体性质。在高覆盖率(1.0 ML)下,表面形成电荷积累层,当 H 原子仅吸附在 Zn 顶部或 O 顶部时,控制 H 原子相互作用的机制与低覆盖率情况相似。最后,在完全覆盖 (2.0 ML) 时,H 对 Zn 顶部的影响更加明显,因为系统保留了其半导体特性。由于 H、Zn 和 O 状态的增强重叠以及由于吸附的 H 原子之间可能的吸引力,吸附能增强。基于高覆盖率和低覆盖率吸附的发现解释了全覆盖吸附的性质和稳定性。该研究的结果将有助于理解 H 与 ZnO 表面的相互作用,从而进一步发展 ZnO 的光电应用。0 ML),H 对 Zn 的影响更加明显,因为系统保留了其半导体特性。由于 H、Zn 和 O 状态的增强重叠以及由于吸附的 H 原子之间可能的吸引力,吸附能增强。基于高覆盖率和低覆盖率吸附的发现解释了全覆盖吸附的性质和稳定性。该研究的结果将有助于理解 H 与 ZnO 表面的相互作用,从而进一步发展 ZnO 的光电应用。0 ML),H 对 Zn 的影响更加明显,因为系统保留了其半导体特性。由于 H、Zn 和 O 状态的增强重叠以及由于吸附的 H 原子之间可能的吸引力,吸附能增强。基于高覆盖率和低覆盖率吸附的发现解释了全覆盖吸附的性质和稳定性。该研究的结果将有助于理解 H 与 ZnO 表面的相互作用,从而进一步发展 ZnO 的光电应用。基于高覆盖率和低覆盖率吸附的发现解释了全覆盖吸附的性质和稳定性。该研究的结果将有助于理解 H 与 ZnO 表面的相互作用,从而进一步发展 ZnO 的光电应用。基于高覆盖率和低覆盖率吸附的发现解释了全覆盖吸附的性质和稳定性。该研究的结果将有助于理解 H 与 ZnO 表面的相互作用,从而进一步发展 ZnO 的光电应用。
更新日期:2021-01-01
down
wechat
bug