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O: Oberflächenphysik

O 29: Hauptvortrag

O 29.1: Invited Talk

Thursday, March 30, 2000, 14:30–15:15, H36

Physikalisch-chemische Eigenschaften von Leerstellen an Oxidoberflächen: ab-initio-Dichtefunktional-Untersuchungen für Vanadiumpentoxid — •Klaus Hermann¹, R. Družinić¹, R. Tokarz², M. Witko² und A. Chakrabarti¹ — ¹Fritz-Haber-Institut, Berlin — ²Institute of Catalysis, PAS, Krakau (Polen)

Sauerstoffleerstellen können an Oxidoberflächen in großen Konzentrationen auftreten und beeinflussen das physikalisch-chemische Verhalten der Oberflächen wesentlich. Als Illustration stellt der Vortrag neuere theoretische Ergebnisse zu strukturellen, energetischen und elektronischen Eigenschaften der unterschiedlich koordinierten Sauerstoffleerstellen an der V₂O₅(010)-Oberfläche vor. In den Untersuchungen werden die Leerstellenumgebungen durch eingebettete Oberflächencluster bis zu V₂₀O₆₂H₂₄ simuliert und die elektronische Struktur sowie Gleichgewichtsgeometrien mit Hilfe der ab-initio-Dichtefunktionaltheorie-(DFT)-Methode berechnet. Die Optimierungen für die verschiedenen Sauerstoffleerstellen zeigen geometrische Relaxation, die auf die nähere Umgebung des Leerstellenbereichs begrenzt und mit chemischer Reduktion der benachbarten Vanadiumzentren (d-Elektronenbesetzung) verbunden ist. Die Berechnung von Bildungsenergien der Sauerstoffleerstellen liefert sehr große Werte, die jedoch durch die Anwesenheit von Wasserstoff stark verkleinert werden können (Bildung von OH- bzw. H₂O-Gruppen vor der Leerstellenbildung). Ferner beeinflußt die Sauerstoffleerstellenbildung die Zwischenlagenwechselwirkung im V₂O₅ und kann damit Ausgangspunkt für Oberflächenrekonstruktion sein, wie Rechnungen an Mehrlagenclustern zeigen.