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第一章 化学吸附的宏观物理量及实验过程1

1.1 化学吸附的基本概念1

1.1.1 吸附的种类及其区别1

1.1.2 描述吸附的物理量4

1.1.3 平衡吸附规律的描述8

1.1.4 化学吸附的表面结构10

1.2 表面分析概述15

1.2.1 如何获得表面信息15

1.2.2 表面探针的选择16

1.2.3 相关的测量仪器16

1.3 电子衍射及应用17

1.3.1 引言17

1.3.2 由LEED图像直接推断表面的二维结构17

1.3.3 LEED实验装置19

1.3.4 清洁表面和有序化学吸附层结构的部分测量结果21

1.4 俄歇电子谱（AES）24

1.4.1 俄歇电子发射的机理24

1.4.2 俄歇电子谱仪的结构25

1.4.3 AES的应用27

1.5 光电子谱（PES）32

1.5.1 光电子谱（PES）的发展和分类32

1.5.2 光电子谱（FES）的基本原理33

1.5.3 光电子谱（PES）的实验装置34

1.5.4 X射线光电子谱（XPS）的应用37

1.5.5 光电子谱（PES）的实验结果41

1.6 场发射显微镜（FEM）和场离子显微镜（FIM）46

1.6.1 场致电子发射的基本原理46

1.6.2 场发射显微镜（FEM）47

1.6.3 场发射显微镜（FEM）的应用48

1.6.4 场离子显微镜（FIM）50

1.7.1 STM工作原理51

1.7 扫描隧道显微镜（STM）51

1.7.2 STM仪器装置52

1.7.3 STM特点与测量举例54

1.8 其他能谱技术56

参考文献58

第二章 化学吸附的量子理论基础59

2.1 表面态理论概述59

2.2.1 金属体内的电子状态60

2.2 理想简单金属表面电子结构60

2.2.2 有效体态密度、表面态密度、局域态密度和积分态密度62

2.2.3 金属表面电子态——准自由电子气模型64

2.3 理想半导体的表面态67

2.3.1 NFE模型中的电子状态68

2.3.2 晶体中的实数k能带和表面区的复数k能带72

2.3.3 基于NFE模型的窄禁带半导体表面态的形成74

2.3.4 窄禁带半导体表面态密度78

2.4.1 Hohenberg-Kohn定理80

2.4 密度泛函理论简述80

2.4.2 局域密度近似（LDA）82

参考文献83

第三章 不同衬底表面的化学吸附简述84

3.1 小分子在胶体（简单金属）表面的化学吸附84

3.1.1 线性响应理论84

3.1.2 有效单电子薛定谔方程85

3.1.3 计算结果与讨论87

3.2 半导体表面的化学吸附91

3.2.1 半导体表面的一般性质91

3.2.2 半导体清洁表面与化学吸附表面的计算方法93

3.2.3 计算结果与讨论96

3.3 d能带金属表面的化学吸附99

3.3.1 d能带金属表面的特点99

3.3.2 简单的理论处理方法100

3.3.3 自洽处理的理论方法104

参考文献113

第四章 化学吸附系统模型的建立116

4.1 Hatree-Fock近似116

4.1.1 Hatree方程117

4.1.2 Hatree-Fock方程117

4.1.3 开壳无约束Hatree-Fock（UHF）近似119

4.1.4 开壳有约束Hatree-Fock（RHF）近似120

4.2 格林函数方法简述121

4.2.1 格林函数的定义及与之相关的物理量121

4.2.2 Dyson方程123

4.3 两种常见的数学处理126

4.3.1 Kramers-Kronig关系126

4.3.2 复能面积分技术127

4.4 纽恩斯－安德森（Newns-Anderson）化学吸附模型129

4.4.1 P.W.Anderson能量哈密顿量129

4.4.2 Newns-Anderson模型理论框架131

4.4.3 Newns-Anderson模型的进一步讨论134

4.5 爱因斯坦－施里弗（Einstein-Schrieffer）化学吸附模型136

4.5.1 衬底和表面吸附原子的波函数136

4.5.2 ES理论模型框架139

4.5.3 基本方程进一步讨论142

4.6 戴维森（Davison）化学吸附模型147

4.6.1 一维轨道链模型147

4.6.2 Davison模型理论框架149

4.6.3 基本方程的进一步讨论152

参考文献153

第五章 数学方法和计算机模拟手段155

5.1 虚拟晶体近似（VCA）155

5.1.1 有限数目杂质的处理155

5.1.2 无限数目杂质的处理157

5.1.3 VCA近似157

5.2 平均T矩阵近似（ATA）158

5.3.1 相干势近似（CPA）的原理160

5.3 相干势近似（CPA）160

5.3.2 CPA方法的改进——BPA162

5.4 连分数方法（CFT）164

5.4.1 连分数方法（CFT）的理论基础165

5.4.2 CFT方法与CPA方法的对比166

5.5 计算机模拟的簇原子模型方法167

5.5.1 簇原子模型的理论基础167

5.5.2 簇原子模型在化学吸附中的应用171

参考文献172

第六章 化学吸附理论的应用174

6.1 过渡金属原子在衬底表面的化学吸附174

6.1.1 一般处理方法174

6.1.2 去耦合方法177

6.1.3 应用去耦合方法所得结果与讨论183

6.2 无序合金表面的化学吸附184

6.2.1 合金衬底的特点及其处理方法184

6.2.2 化学吸附系统模型的建立185

6.2.3 理论处理方法188

6.2.4 不同化学吸附系统的结果与讨论191

6.3 杂质对化学吸附的影响198

6.3.1 含杂化学吸附系统模型的建立199

6.3.2 理论处理方法200

6.3.3 杂质在不同的化学吸附系统中的处理结果与讨论204

6.4 载体催化剂表面的化学吸附208

6.4.1 载体催化剂化学吸附系统模型的建立208

6.4.2 理论处理方法210

6.4.3 不同载体催化剂的理论处理结果与讨论212

6.5 计算机模拟方法在化学吸附中的应用215

6.5.1 自洽电荷EHT的基本理论简述215

6.5.2 簇模型的建立和选取217

6.5.3 计算结果与讨论220

参考文献222